近期，美國北卡羅來納州立大學(xué)(NCSU)的一組研究人員開發(fā)出了一種新材料，不僅具有彈性，而且不受氣體和液體的影響，這是此類材料常見的缺點(diǎn)，而這可能對制造柔性電池或可穿戴電子設(shè)備很有用。

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不難想象，高性能密封材料可以防止外部破壞性氣體/液體的滲入和內(nèi)部活性物質(zhì)的流失，對于保障柔性器件的長期穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。然而，目前已有的封裝材料無法同時兼顧密封性能與可拉伸性能。

例如，金屬、陶瓷薄膜封裝材料氣密性好，但不具備可拉伸性；柔性彈性體封裝材料可拉伸性能優(yōu)良，但氣密性差；而傳統(tǒng)金屬、陶瓷與彈性體復(fù)合的封裝材料可拉伸性能與密封性能往往相互制約，無法滿足先進(jìn)柔性器件的可靠封裝需求。

但在上述新的研究中，北卡羅來納州立大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種可以同時做到這兩點(diǎn)的新材料。這種材料的關(guān)鍵是一種被稱為共晶鎵和銦(EGaIn)的合金，它是由這兩種軟金屬組成的，在室溫下是液體。

據(jù)了解，鎵銦已被證明是一種多功能的材料，近年來它被用作碳捕獲催化劑、可溶解的植入物以及可拉伸和可扭曲的電子設(shè)備。

為了制造他們的新材料，研究小組將一層薄薄的EGaIn包裹在一種彈性聚合物中。在聚合物的內(nèi)部是一系列微小的玻璃珠，它們使EGaIn不會聚集在一個地方。這使得這種新材料成為一種有彈性的柔性聚合物，它的液態(tài)金屬中心能有效地防止氣體和液體通過。

在對這種材料有效性的測試中，研究小組測量了液態(tài)金屬是否會隨著時間蒸發(fā)，以及氧氣是否會從由聚合物制成的密封容器中逸出。在這兩種情況下，都沒有檢測到液體或氣體的損失，這表明它是一個有效的屏障。

在更詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)中，研究人員測試了聚合物在可拉伸電子設(shè)備(包括電池和傳熱系統(tǒng))中作為封裝材料的效果。再一次，聚合物幫助兩種設(shè)備都能很好地發(fā)揮各自的作用，保持電池的容量超過500次循環(huán)，并增加了傳熱系統(tǒng)的熱導(dǎo)率。

最后，該團(tuán)隊(duì)在聚合物上添加了一個信號傳輸窗口，并證明它也可以用來讓無線信號通過。綜上所述，這些實(shí)驗(yàn)表明，這種靈活的、非滲透性的材料可以有一系列的應(yīng)用。他們的研究成果已于近期發(fā)表在了《科學(xué)》雜志上。

不過，EGaIn有一個十分明顯的缺點(diǎn)：成本相對昂貴。但該團(tuán)隊(duì)表示，應(yīng)該還有優(yōu)化材料以降低成本的空間，因?yàn)槌杀静⒉皇沁@項(xiàng)研究的重點(diǎn)。他們建議的一種方法是使用更薄的EGaIn薄膜。

（文章來源：科創(chuàng)板日報）

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