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科技工作者之家 2019-07-10
来源:材料前沿科技
液态金属液态金属是在室温下呈现液态的一种金属,具有表面张力大、沸点高、导电性强及热导率高等优异特性,清华大学刘静研究小组基于多年的液态金属研究基础,通过大量的实验研究发现,液态金属与特定粘度的硅胶材料按照一定比例混合后,可自然固化形成复合材料。
(a-e)图表征了该复合材料在低温和室温时的导电特性和绝缘特性,同时测试其了其在反复的温度变化下的绝缘-导电循环可逆性能,也可以通过d、e显微镜照片和示意图了解其拥有此性能的具体机理。
液态金属(镓铟合金)在凝固过程中体积会对应增大。液态金属微颗粒由于被绝缘的硅胶隔绝,其最初呈绝缘特性,而在低温作用下,导电的液态金属发生相变凝固的同时出现快速膨胀;与此相反的是,绝缘硅胶则在低温刺激下收缩,于是液态金属颗粒被挤出硅胶膜从而形成互相连通,由此呈现出导电特性。
受热之后,硅胶恢复弹性,而液态金属颗粒则由固体熔化成液态而导致体积减小,重新回归到被硅胶包裹状态,呈现绝缘性质
作者针对此复合材料的独特性能进行相关的应用场景思考和试验验证,作者设计了一个基于该复合材料的柔性电路置于一个四驱车中,其在室温下不能跑动,对其进行冷冻后即可奔跑。同时还设计了一个场景,通过与蓝牙设备和单片机的组合,制备了一个完整的传感器件,可通过环境温度改变实现不同图案功能的显示装置。改变温度可显示清华大学英文首字母THU及0-9阿拉伯数字。
该材料中的液态金属微颗粒周边为硅胶所包裹,在室温时呈绝缘特性。然而当该材料遇到低温触发后,可从绝缘态转变为导体,且材料升温后可再次恢复绝缘状态。同时由于液态金属和硅胶本身的柔性特征,其可达到接近680%的拉伸率。这种材料制备工艺简单,可以3D打印,对于发展未来柔性可拉伸半导体器件、温度开关、智能可穿戴设备乃至外太空等极端环境探测用传感器具有重要意义。
原文链接:Adv. Mater., 2019, 31, 1901337, DOI: 10.1002/adma.201901337
来源:clqykj 材料前沿科技
原文链接:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5MDIzMjEzMA==&mid=2649875909&idx=1&sn=37c7023c16b07e2d727d93874c21c933&chksm=f42647e8c351cefedbff064972488be0a4ce2328fd638301f317e8df74a51c73a77d33b26b00&scene=27#wechat_redirect
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