超弹性导电纤维

美国得克萨斯州大学达拉斯分校RayBaughman及其同事经研发出一种可以拉伸到自身原本长度14倍...





美国得克萨斯州大学达拉斯分校 Ray Baughman 及其同事经研发出一种可以拉伸到自身原本长度 14 倍的导电纤维，有望运用到柔性电子设备和人造肌肉上，以及 其他如巨形变应变传感器设备上。

研究人员先把由  styrene-(ethylene-butylene)-styrene（SEBS）共聚物构成的橡胶纤维芯拉伸到原本长度的 1400%，然后再包裹上一层与纤维同向的高定向多壁水凝 胶碳纳米管薄膜，从而制造出这种超弹性导电纤维。研究人员还可以在拉伸或非拉伸状态下，用橡胶层再将这种复合纤维结构包裹住，以此得到新的基本结构。通过 使用不同的橡胶层和碳纳米管薄膜，以及采用不同的薄膜层数，可以很大程度上改变使这种弹性纤维的电阻以及其他性质。

当这种导线被拉伸到原长度的 10 倍时，电阻仅上升 5%左右。不过，通过调整 其内部的纳米管和橡胶层结构，也可以使纤维被拉伸时的电阻提高 860%，从而成为一种应变传感器。 研究人员表示，将这种纤维加以扭转，可以得到紧密缠绕的纤维束，它可以被拉伸至原长度的 30 倍，而电阻基本不变。这种材料可用于制造能够进行极限探触的 机械臂或机械外骨架，或用于高弹性电路的内部互连线，以及用于太空探索的变形结构等。

研究人员计划下一步通过减少橡胶芯纤维的直径和添加多层由绝缘橡胶层隔离 开的碳纳米管膜来制造人造肌肉。此外，他们还希望将这些纤维用于纺织品和橡胶中，制造出能够感知自身行动的超弹性变形结构。

相关研究工作发表在 Science（文章标题：Hierarchically buckled sheath-core fibers for superelastic  electronics,  sensors, and muscles）。

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