柔性可拉伸单晶电子系统的设计

美国伊利诺伊大学香槟分校的研究人员与普渡大学的一个团队合作发现,该研究小组寻找到可以轻松拉伸的单晶材料。与目前用于电子应用的材料相比,该晶体的弹性和延展性更强。因此,这些新材料可用于制造传感器和机器人领域。

通常情况下,硅和锗被用于制造电子器件。然而,这些材料在人体皮肤上或机器人上使用时,当拉伸过度时就会破裂,现在研究人员使用两种方法来制造可拉伸的电子材料,他们要么从硅中雕刻出复杂的图案,要么设计新的高分子材料。然而,这些方法要么涉及复杂的过程,要么破坏分子的完美顺序。

为了克服这一局限性,该研究小组寻找能轻松的可拉伸单晶材料。研究人员在寻找过程中受到大自然的启发。这种机制在一种名为T4病毒的噬菌体中找到了。这种病毒的尾部是由蛋白质分子组成的单晶体,当病毒将其DNA注入细菌中时,尾部被压缩了60%以上。这种压缩发生时,并没有失去结构的完整性。

研究团队发现,双(三异丙基硅基乙炔基)并五苯晶体可以拉伸超过10%,是大多数单晶体弹性极限的10倍。单晶体中的分子可以协同滑动和旋转,以适应超过弹性极限的机械应变。

双(三异丙基硅基乙炔基)并五苯电子单晶在受力时可逆性变形超过弹性极限这种现象被称为超弹性
双(三异丙基硅基乙炔基)并五苯电子单晶在受力时可逆性变形超过弹性极限。这种现象被称为超弹性。

这种机理也存在于形状记忆合金中,你可以将电线扭曲,然后通过加热将其恢复到原来的形状。然而,该研究团队是第一个在有机电子晶体中发现这种现象的。这项工作得到了斯隆化学研究基金及国家科学基金会等的支持。

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