Elastik İletkenlerin Gerilme Limitleri
Yeni geliştirilen basılabilir elastik iletken, Japon bir bilim adamlarından oluşan ekibe göre, orijinal uzunluğunun beş katına kadar uzatılsa bile yüksek iletkenliği koruyor. Yapışkan mürekkep formunda üretilen yeni malzeme, sensörleri içeren giyilebilir cihazlar için gerilebilir kablolama oluşturmak üzere tekstil ve kauçuk yüzeylerde çeşitli desenler kullanılarak basılabilir ve aynı zamanda insan cildi benzeri işlevlere sahip robotlar temin edilebilir. Bilim adamları, çalışmalarını Doğa Materyallerindeki bir bildiride rapor etmektedirler.
Kişinin sağlığını veya kalp atış hızı veya kas aktivitesi gibi fiziksel performansı izleyebilen, giyilebilir cihazlar şu anda piyasada bazı ürünlerle geliştirilmektedir. Dahası, üretim yanında, sağlık hizmetleri ve perakende gibi alanlarda robotların ortaya çıkması, germe esnasında yüksek zorlamaya dayanabilen hassas, esnek bir iletken malzeme için daha fazla uygulamaya yönlendirilmelidir. Takao Someya, Tokyo’daki Mühendislik Fakültesi’ndeki mevcut çalışmayı denetleyen “Giyilebilir cihazlar ve robotlar için artan talebi gördük” diyor. “İhtiyacı karşılamak ve ürünlerin gelişimini gerçekleştirmek için yazdırılabilir elastik iletkenler oluşturmak çok önemli olduğunu düşündük.”
Yüksek derecede gerilebilirlik ve iletkenlik elde etmek için araştırmacılar, elastik iletkeni üretmek için dört bileşeni karıştırdı. Bu bileşenler: mikrometre ebatlı gümüş pullar, florür kauçuğu, sıvı yüzey gerilimini azaltabilen bir flüorür sürfaktanı ve florür kauçuğunu çözmek için organik bir çözücüdür. Elde edilen elastik iletken, 2015’ten önce geliştirilmiş biçimden daha iyi performans gösterdi.
Gerilmeden yeni iletkenlerin baskılı izleri santimetre (S / cm) başına 4972 hekzenlik bir yüksek elektrik iletkenliği gösterdi. % 200 veya orijinal uzunluğunun üç katı kadar uzatıldığında iletken, önceki iletken ile ölçülenin yaklaşık altı katı kadar (192 S / cm) 1070 S / cm ölçülmüş bir iletkenlik göstermeye devam eder. Yeni iletken,% 400 oranında uzatılsın veya orijinalinin beş katına kadar gerilediğinde bile, bu gerilme miktarı için kaydedilen en yüksek seviyedeki 935 S / cm’lik iletkenliği gösterdi.
Taramalı elektron mikroskopu (SEM) ve bir transmisyon elektron mikroskopu (TEM) ile yapılan araştırmalar, iletkenlerin yüksek performansının, iletken kompozit macunun basılması ve ısıtılmasından sonra gümüş nanopartiküllerin kendiliğinden birleşmesinden kaynaklandığını gösterdi. Bu nanopartiküller, gümüş pulların binde biridir ve florin kauçuğundaki gevrekler arasında düzgün bir şekilde dağılmıştır. Someya, “Gümüş nanopartiküllerin oluşmasını beklemiyorduk” dedi.
Ayrıca, bilim adamları, flüorin kauçuğunun moleküler ağırlığı gibi değişkenleri ayarlayarak, nano parçacıkların dağılımını ve populasyonunu kontrol edebildiklerini, yüzey aktif maddenin varlığı ve ısıtma derecesinin oluşumunu hızlandırdığını ve boyutlarını etkilediğini buldu.
Bu iletkenin bir testi olarak, bilim adamları tekstil üzerine gerilebilir basınç ve sıcaklık sensörleri basmak için kullandılar. Yüzeylere ısı ve basınç ile kolaylıkla lamine edilebilen bu sensörler,% 250 gerilince bile hassas ölçümler kaydedebilirler. Bu insan kapasitelerini aşmak ve böylece daha yüksek gerilmeye dayanmak için tasarlanmış örneğin dirseklere ve dizlere geçirimli spor kıyafeti ya da robotik kollar üzerinde tasarlanmış eklemler gibi yüksek stres ve rahat alanlara uyum sağlamak için yeterli bir gerilmedir.
Dayanıklı ve yüksek kapasiteli baskı için uygun olan yeni malzeme, şablon veya ekran baskısı gibi geniş bir alanı kaplar ve kolay kurulum sunmalıdır. Giyilebilir, robotik ve deforme olabilen elektronik cihazlar için geniş bir uygulama yelpazesinde kullanılabilir. Someya ve ekibi artık flor olmayan kauçuklar ve çeşitli malzeme ve işlem kombinasyonları gibi başka polimerleri aramaktadır.
Bu metin, Materials Today tarafından yapılan editör değişiklikleri ile Tokyo Üniversitesi’nden alınan materyalden uyarlanmıştır. Bu yazıda dile getirilen görüşler Elsevier’in görüşlerini yansıtmamaktadır.
Kaynak : materialstoday.com
