卷绕纳米线可以将钥匙保持可拉伸电子器件

北卡罗莱纳州立大学的研究人员已经在基片上制造出了第一个硅纳米线线圈，它可以被拉伸到原来长度的两倍多，这使我们离将可拉伸电子设备应用到服装、植入健康监测设备和许多其他应用中更近了一步。

“为了创建可伸缩元件,你需要把电子柔性衬底,但是电子材料本身往往是刚性和脆弱,“勇朱博士说,研究人员创建了新的纳米线的线圈和数控机械和航空航天工程教授助理。“我们的想法是创造一种可以定制成线圈的电子材料，在不损害材料电气功能的情况下提高其可伸缩性。”

其他研究人员已经尝试了“屈曲”电子材料进入波浪形状，这可以像手风琴的波纹管一样伸展。然而，朱说，波浪结构的最大菌株发生在局部位置 - 峰值和山谷 - 在波浪上。一旦在局部位置之一到达故障应变，整个结构就会发生故障。

“适应大变形的理想形状将导致沿着结构的整个长度均匀的应变分布 - 螺旋弹簧是一种理想的形状，”朱说。“结果，波浪材料不能接近线圈的拉伸性。”朱指出，线圈形状仅适用于一维结构，例如导线。

朱的团队将橡胶基板放在应变下，并使用非常具体的紫外线辐射和臭氧水平以改变其机械性能，然后将硅纳米线放置在基板的顶部。纳米线在释放菌株时形成线圈。其他研究人员能够使用独立纳米线创建线圈，但到目前为止无法直接将这些线圈直接集成在可拉伸的基板上。

虽然新的线圈的机械性能允许它们额外的104％超出其原始长度，但它们的电气性能不能可靠地保持在这种大范围内，可能是由于由于接触电阻变化或电极故障等因素而言，朱说。“根据我们的分析，我们正在努力提高电气性能的可靠性，当线圈被拉伸到其机械拉伸性的极限时，这可能会根据我们的分析。”

一篇文章，“可伸展电子控制硅纳米线控制3D屈曲，”在线发表于12月28日ACS Nano．该论文由朱、北卡罗来纳州立大学博士生徐峰和密歇根大学助理教授陆伟共同撰写。这项研究由美国国家科学基金会资助。

北卡罗来纳州立大学的机械和航空航天工程系是该大学工程学院的一部分。

- 船员 -

编辑注：研究摘要跟随。

“控制硅纳米线的3D屈曲，可拉伸电子器件”

作者: Xu Feng, Yong Zhu, North Carolina State University;Lu Wei，密歇根大学

发表2010年12月28日ACS Nano

抽象的：通过受控屈曲法在弹性体基板上制造硅（Si）纳米线（NW）线圈。首先将SiNWS转移到诸如普拉列和紫外/臭氧（UVO）处理的聚（二甲基硅氧烷）（PDMS）底物上，并在释放PRESTRAIN时弯曲。找到两个屈曲模式（面内波浪模式和三维线圈模式）;通过控制PDMS的UVO治疗来实现它们之间的过渡。结构表征揭示了NW线圈是椭圆形的。椭圆形的NW线圈表现出极大的拉伸性，直至PDMS的失效应变（我们的研究中〜104％）。这种大的拉伸性依赖于卷材形状在减轻最大局部应变时的有效性，其具有类似于螺旋弹簧的运动的力学。基于盘绕NWS的单个NW器件被证明在大应变范围内具有几乎恒定的电响应。除了波状形状之外，线圈形状还代表了适应大张力，压缩，弯曲和扭曲的有效架构，这可能在可拉伸电子器件和其他可拉伸技术中找到重要的应用。