Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor het maken van elastische geleiders gemaakt van koolstofnanobuizen, die zal bijdragen aan de grootschalige productie van het materiaal voor gebruik in een nieuwe generatie elastische elektronische apparaten.

"We zijn optimistisch dat deze nieuwe aanpak kan leiden tot grootschalige productie van rekbare geleiders, die dan het onderzoek en de ontwikkeling van elastische elektronische apparaten zou versnellen, " zegt Dr. Yong Zhu, een assistent-professor werktuigbouwkunde en ruimtevaarttechniek bij NC State, en hoofdauteur van een paper waarin de nieuwe techniek wordt beschreven.

Rekbare elektronische apparaten zouden zowel veerkrachtiger zijn als in staat zijn om zich aan verschillende vormen aan te passen. Mogelijke toepassingen zijn apparaten die in kleding kunnen worden verwerkt, implanteerbare medische hulpmiddelen, en sensoren die over onbemande luchtvaartuigen kunnen worden gespannen.

Om deze rekbare elektronica te ontwikkelen, men moet geleiders maken die elastisch zijn en op betrouwbare wijze elektrische signalen verzenden, ongeacht of ze worden uitgerekt.

Een manier om geleidende materialen elastischer te maken, is door ze te "knikken". Zhu's nieuwe methode knikt koolstofnanobuisjes op het vlak van het substraat. Zie de nanobuisjes als kronkelende lijnen op een stuk papier, in plaats van een accordeonvorm die op en neer zigzagt, waarbij alleen de onderste delen het vel papier raken. Zhu's team gebruikte koolstofnanobuisjes omdat ze stevig zijn, stal, uitstekende geleiders en kunnen worden uitgelijnd tot linten.

Het nieuwe proces begint door uitgelijnde koolstofnanobuisjes op een elastisch substraat te plaatsen met behulp van een transferdrukproces. Het substraat wordt dan uitgerekt, die de nanobuisjes scheidt met behoud van hun parallelle uitlijning.

Opvallend, wanneer het substraat ontspannen is, de nanobuisjes keren niet terug naar hun oorspronkelijke positie. In plaats daarvan, de nanobuisjesgesp - creëren wat lijkt op een verzameling parallelle kronkelende lijnen op een plat oppervlak.

De koolstofnanobuisjes zijn nu elastisch – ze kunnen worden uitgerekt – maar ze hebben hun elektrische eigenschappen behouden.

Het belangrijkste voordeel van deze nieuwe methode is dat het de productie van elastische geleiders aanzienlijk efficiënter zal maken, omdat de koolstofnanobuisjes kunnen worden aangebracht voordat het substraat wordt uitgerekt. Dit is compatibel met bestaande productieprocessen. "Bijvoorbeeld, roll-to-roll printtechnieken kunnen worden aangepast om te profiteren van onze nieuwe methode, "zegt Zhu.

Een paper waarin de nieuwe aanpak wordt beschreven, "Knikken van uitgelijnde koolstofnanobuisjes als rekbare geleiders:een nieuwe productiestrategie, " werd online gepubliceerd op 23 januari in Geavanceerde materialen . Het papier is co-auteur van Feng Xu, een doctoraat student aan NC State. Het onderzoek werd gefinancierd door de National Science Foundation.

In een ander nieuw blad, Zhu's team heeft voor het eerst aangetoond dat koolstofnanobuisjes kunnen worden geknikt met een techniek waarbij het elastische substraat wordt uitgerekt voordat de nanobuisjes worden aangebracht. Het substraat wordt dan ontspannen, waardoor de nanobuisjes uit het vliegtuig buigen. De nanobuisjes vormen een lint dat op en neer buigt als de blaasbalg van een accordeon. Deze tweede techniek is eerder gebruikt met andere materialen. Dit tweede blad, "Golvende linten van koolstofnanobuisjes voor rekbare geleiders, " werd gepubliceerd op 19 januari in Geavanceerde functionele materialen .