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江蘇化工網 行業資訊 科技創新 超折疊導電碳材料研究獲進展
超折疊導電碳材料研究獲進展
  發布日期:2021-10-21

10月18日,從同濟大學化學科學與工程學院傳出消息,該院吳慶生教授領銜的研究團隊研發出一種超折疊導電碳材料(SFCM),可承受100萬次乃至無限次的180°真折疊,有望應用于可折疊手機等柔性電子設備。

現在市面上的可折疊手機,實際上只是利用了一個旋轉軸,無法進行任意折疊。想要實現真正的可折疊,超折疊導電材料無疑是其中最為關鍵的一環。

為此,該研究團隊首先基于化學鍵理論建立了本征導電材料不可折原理,實現了折疊理論上的突破,還澄清了一直以來人們在這方面的模糊認識,為超折疊導電材料的設計制備掃清了障礙。在此基礎上,他們應用超材料設計思想和仿生設計思路,使用改進的靜電紡絲/梯度碳化技術,首次制備出無損超折疊的纖維網絡碳,實現了材料上的突破。他們制備的這種超折疊導電碳材料可承受100萬次乃至無限次180°真折疊,而無任何微結構損傷和導電率變化。

“我們創制導電柔性超材料的靈感來源于一次參觀蠶廠的機會?!眳菓c生介紹,家蠶吐絲、做繭、繅絲等一系列過程能夠獲得具有超柔性的熟蠶繭。它不僅能夠無限的超折疊,而且能夠形成ε折疊結構。這些都為超折疊導電材料的制備提供了正確的設計思想與合理的設計路線。

“隨后,研究團隊使用仿生的高分子靜電紡絲來模仿家蠶的噴絲作繭過程和類似的網絡結構,進一步通過梯度升溫原位碳化模仿繅絲過程,最終實現了導電超折疊材料的制備?!蓖瑵髮W特聘研究員吳彤介紹說。

他們還通過自主設計的掃描電鏡(SEM)微觀動態觀察系統,首次揭示了它的超折疊機理?!霸趯崟r觀察中,我們發現它在折疊過程中通過多種結構形變最終形成ε結構,實現了全面的應力分散作用?!蓖瑵髮W助理研究員昝廣濤博士介紹道。

“該項研究不僅實現了可折疊材料及其性能的突破,還揭示了折疊過程中的應力分散機制,為柔性電子器件中折疊相關的瓶頸問題提供了解決方案?!眳菓c生表示,下一步,他們將把這套理論和方法拓展到更多更廣的超折疊材料和設備中去,讓可折疊手機等柔性電子設備變得收放自如,讓可穿戴器件可以自由活動、隨意洗藏,讓折紙式手機、電腦一體化早日實現。

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