HighTech Инженеры-исследователи из Университета штата Пенсильвания разработали “самозалечивающийся” материал-диэлектрик, который сохраняет все свои изначальные свойства после неоднократных повреждений. Он может сыграть важную роль в дальнейшем совершенствовании мобильной электроники.
По утверждению исследователей, традиционные материалы, использующиеся для производства носимой электроники, плохо функционируют после поломок и последующего ремонта. Работа по созданию материалов, способных восстанавливать отдельные свои свойства после различных повреждений, ведется уже давно. Но диэлектрик, который бы восстанавливал сразу несколько свойств, например, удельное электрическое сопротивление и теплопроводность - такого удалось добиться впервые за всю историю исследований.
"Носимые электронные устройства, особенно те из них, которые гнутся, со временем деформируются. Деформация может стать причиной поломки", - говорит Кин Ван, профессор материаловедения и технологии штата Пенсильвания. - "Мы хотели создать такой материал для электронных устройств, который мог бы сам себя "излечить" и восстановить все свои свойства, причем делал бы это неоднократно, после каждого повреждения."
“Самоизлечивающимися” называют те материалы, которые после произошедшей с ними физической деформации (например, разрезания на части), естественным образом восстанавливают свою целостность без воздействия каких-либо внешних сил.
В прошлом исследователи уже создавали нечто подобное, однако их творения могли восстановиться после поломки лишь частично. Этого было недостаточно для эффективного использования в области электроники. Например, для диэлектрика, который восстановился после серьезной деформации, важно сохранить сопротивление электрической проводимости и не потерять, скажем, способность проводить тепло. Для электронных устройств теплопроводность материалов является одной из самых важных, так как она уменьшает риск их перегревания.
Материал, который создал профессор Ван и его команда, восстанавливает абсолютно все свои свойства, необходимые для носимой электроники - ударопрочность, способность выдерживать скачки напряжения, отсутствие электропроводимости, изоляционные свойства, теплопроводность.
Многие из ранее созданных самоизлечивающихся материалов мягкие и напоминают резину. Но материал-диэлектрик, который создал Ван, обладает повышенной жесткостью. За основу данного диэлектрика был взят базовый полимер, к которому добавили нанолисты из нитрида бора. Нанолисты из нитрида бора двухмерные, как и графен, но в отличие от графена они не проводят электричество, а наоборот, служат изоляционным материалом.
"До сих пор большинство исследований преследовали цель создания самовосстанавливающихся материалов, обладающих электропроводимостью. Диэлектрики не входили в поле зрения ученых", - говорит Ван. - "Нам нужны проводники в нашей схеме, но нам также нужны и изоляторы, которые бы служили надежной защитой для микроэлектроники."
Материал имеет необходимые для самовосстановления свойства, потому что нанолисты из нитрида бора вступают в водородную связь с элементами другой химической группы. Эти элементы присутствуют на поверхности нанолистов. Когда два элемента находятся рядом друг с другом, между ними возникает электростатическое притяжение. Оно естественными образом еще больше притягивает элементы друг к другу. Когда восстанавливается водородная связь, две части поверхности, разделенные зоной повреждения, "излечиваются".
Полезные свойства к самоизлечиванию могут выражаться в разной степени. Все зависит от процентного содержания нитрида бора, добавляемого в базовый полимер. В некоторых случаях для того, чтобы начался процесс восстановления химических связей, нужно дополнительное давление или нагревание поверхности. Вообще, ученые заявляют, что некоторые формы нового материала способны самовосстанавливаться даже при комнатной температуре.
В отличие от других самоизлечивающихся материалов, в которых используются водородные связи, нанолисты из нитрида бора непроницаемы для влаги. Это означает, что устройства, которые будут изготовлены из данного материала, можно будет использовать в условиях повышенной влажности, в таких местах, как ванная или пляж.
"Впервые мы смогли создать такой материал, который восстанавливал не одно, а несколько своих свойств после множественных повреждений. Мы не сомневаемся в том, что он получит самое широкое применение во многих технических и не технических сферах человеческой деятельности", - с гордостью говорит Ван.
Открыть счет для торговли акциями высокотехнологичных компаний