Эластичная, гибкая и складная электроника имеет решающее значение для развития новых технологий, таких как адаптивные дисплеи, искусственная кожа, биометрические и носимые устройства. Это представляет собой уникальную задачу по уравновешиванию электронных характеристик и механической гибкости. Сложность заключается в том, чтобы найти материал, который сможет противостоять широкому спектру деформаций, таких как растяжение, изгиб и скручивание, при сохранении электропроводности. Проблема усугубляется необходимостью придания этой проводимости разнообразным поверхностям, таким как ткань, волокно, стекло или пластик.
Совместная команда из отдела химической инженерии Арти Макферрина и отдела материаловедения и инженерии во главе с доктором Джоди Люткенхаус, доцентом и обладателем стипендии факультета Уильяма и Рут Нили, решила эту проблему путем разработки новой поверхности. -агностическое растягивающееся, гибкое и складывающееся проводящее покрытие, открывающее двери для широкого спектра гибкой электроники.Двумерные карбиды металлов (MXenes) были выбраны в качестве основного объекта исследования, поскольку предыдущие исследования показали, что они обладают проводимостью, подобной металлической. Предыдущие исследования MXenes были сосредоточены в первую очередь на материалах в виде листов.
Хотя эти листы имеют желаемую проводимость, они не растягиваются, и их интеграция с различными поверхностями не показана.Вместо того, чтобы использовать листы MXene, исследовательская группа Texas AM создала покрытия MXene путем последовательной адсорбции отрицательно заряженных листов MXene и положительно заряженных полиэлектролитов с использованием процесса водной сборки, известного как сборка слой за слоем (LbL). Результаты этого процесса, подробно описанные в последнем выпуске журнала Science Advances, демонстрируют, что многослойные покрытия MXene могут подвергаться крупномасштабной механической деформации при сохранении высокого уровня проводимости. Команда также успешно нанесла многослойные покрытия MXene на гибкий полимерный лист, эластичные силиконы, нейлоновое волокно, стекло и кремний.
Это исследование было поддержано Национальным научным фондом.