Assemblage stratifié de nanocomposites étirables avec différentes concentrations de NP Au dans la couche élastique. La limite d'interface de la structure en couches est stratifiée par la filtration séquentielle de chaque suspension composite AuPU avec différents gradients de concentration. Les photographies montrent un conducteur multicouche GAP dans des conditions relâchées et tendues. Crédit :Woo-Jin Song, Université des sciences et de la technologie de Pohang
Une équipe de chercheurs affiliés à plusieurs institutions en République de Corée et aux États-Unis a développé un moyen de créer un nouveau type de conducteur extensible. Dans leur article publié dans la revue Avancées scientifiques , le groupe décrit leur processus et les conducteurs qu'ils ont fabriqués, et les résultats des tests avec une batterie.
Au cours des dernières années, les scientifiques médicaux ont étudié la possibilité d'utiliser plus de types de dispositifs portables ou même insérables pour surveiller ou réguler les processus corporels. Alors qu'ils ont progressé, beaucoup plus pourrait être fait si l'électronique était extensible et/ou pliable. L'un des obstacles à la création de tels dispositifs est le défi auquel les ingénieurs sont confrontés lorsqu'ils équilibrent la connectivité électrique et l'élasticité - généralement, plus un conducteur peut être étiré, moins il est conducteur. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont trouvé un moyen de contourner ce problème.
Les chercheurs ont créé un conducteur avec plusieurs couches de concentrations variables de nanoparticules. Les couches étaient constituées de films en polyuréthane avec une charge positive et de nanoparticules d'or chargées négativement, le tout disposé en gradient. En utilisant différents ratios—90 pour cent en poids en bas et en haut, des poids de 50 ou 85 pour cent entre les deux, l'équipe a été en mesure de garantir la conductivité pendant que le matériau était étiré. Un examen plus attentif a montré que les nanoparticules s'auto-organisaient en voies alignées à mesure que le matériau était étiré, ce qui explique la conductivité continue.
Les tests ont montré que le matériau était capable de maintenir la conductivité à des contraintes allant jusqu'à 300 %. Mais pour voir comment il a fonctionné dans une vraie application en direct, les chercheurs ont façonné l'un de leurs conducteurs en électrode et l'ont appliqué à une batterie lithium-ion. Les mesures de ses performances ont montré qu'il se situait dans la plage nécessaire pour une utilisation dans des appareils du monde réel et qu'il s'est avéré capable de continuer à fonctionner à 90 % de sa capacité d'origine après avoir effectué 1 000 cycles.
Il faudra faire plus de tests avec les conducteurs, mais les chercheurs sont optimistes quant au fait que leur matériau s'avérera utile dans le développement de dispositifs médicaux et de batteries extensibles, et peut-être de dispositifs utilisant les deux applications.
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