Metoden gläntar på dörren för framtidens material
Av Ett forskarteam vid universitetet Carnegie Mellon i Pittsburg, USA, har utvecklat en metod som kan användas för att skapa töjbara polymerkompositer med förbättrade elektriska och termiska egenskaper.
Forskarna stora förhoppningar om att materialen ska kunna användas för en rad olika applikationer inom mjuk robotik, självläkande elektronik och medicintekniska produkter.
I sin metod använder sig forskarna av eutektisk galliumindium (EGaIn), en elektriskt ledande metallegering vilken är flytande vid 15,5 grader Celsius. Genom att inkorporera många små droppar EGaIn inkapslade i en elastomer, har de skapat en mycket töjbar, mjuk, multifunktionell komposit som har en termisk stabilitet och elektrisk ledningsförmåga.
Carmel Majidi, professor i maskinteknik vid Carnegie Mellon har sedan tidigare utfört omfattande forskning kring utveckling av nya, mjuka material som kan användas för biomedicinska och andra applikationer. Som en del av denna forskning utvecklade han gummikompositer innehållande nanoskopiska droppar av flytande metall. Materialen i sig tycktes vara lovande, men den mekaniska blandningstekniken som användes gav material med inkonsekventa egenskaper.
Istället vände han sig till professor Krzysztof Matyjaszewski, vid samma universitet, som för 25 år sedan utvecklat en metod för atomöverföringsradikal polymerisation (ATRP).
Tillsammans med Matyjaszewski och Michael R. Bockstaller, professor i materialvetenskap och teknik, lyckades Majidi att genom ATRP få “monomersvansar” att fastna på ytan av nanosmå droppar av EGaIn, vilka sedan länkades samman. Resultatet av detta var att den flytande metallen dispergerades likformigt i hela elastomeren, vilket resulterade i ett material med hög elasticitet och hög värmeledningsförmåga.
Forskarna kunde även notera att kristallisationstemperaturen för eGaIn sänktes efter polymertransplantation, från 15 C till -80 C.
-Detta innebär att vi nu kan suspendera flytande metall till praktiskt taget vilken polymer eller sampolymer som helst för att skräddarsy deras materialegenskaper och förbättra deras prestanda, säger Majidi. Detta har inte gjorts tidigare, och öppnar dörren för framtida materialupptäckter.
Forskarna anser att denna process kommer att kunna användas för att kombinera olika polymerer med flytande metall. Genom att styra koncentrationen av flytande metall kommer det bli möjligt att kontrollera egenskaperna hos de material som skapas.
Detta kommer att leda till en helt ny klass av material som kommer att kunna användas i en mängd olika applikationer som mjuk robotik, konstgjord hud och biokompatibel medicinsk utrustning.
Källa: www.pacetoday.com.au