研究人员开发出不渗透气体和液体的弹性材料
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一个国际研究团队开发了一种技术，利用液态金属制造出一种不受气体和液体影响的弹性材料。该材料的应用包括作为需要气体保护的高价值技术的包装，如柔性电池。
“这是重要的一步，因为长期以来在弹性和不透气性之间一直存在权衡，”迈克尔·迪基说，他是一篇关于这项工作的论文的共同通讯作者，也是北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程学的卡米尔和亨利·德雷福斯教授。
“基本上，擅长阻挡气体的东西往往又硬又硬。有弹性的东西可以让气体渗透进去。我们已经想出了一种方法，既能提供理想的弹性，又能防止气体进入。”
这项新技术利用了镓铟共晶合金(EGaIn)。共晶意味着合金的熔点低于其组成部分。在这种情况下，EGaIn在室温下是液体。研究人员制造了EGaIn薄膜，并将其包裹在弹性聚合物中。聚合物的内表面镶嵌了微尺度的玻璃微珠，防止了EGaIn液膜的池化。最终的结果基本上是一个内衬液态金属的弹性袋或护套，不允许气体或液体进出。
研究人员通过评估它允许液体内容物蒸发的程度，以及它允许氧气从由该材料制成的密封容器中泄漏的程度，测试了这种新材料的有效性。
“我们发现这种新材料没有可测量的液体或氧气损失，”共同通讯作者、上海交通大学致远讲座教授邓涛说
研究人员也意识到与制造新材料相关的成本。
“液态金属本身相当昂贵，”邓说。“然而，我们乐观地认为，我们可以优化这项技术——例如，使EGaIn薄膜更薄——以降低成本。目前，单个包裹的成本仅为几美元，但我们并没有试图优化成本，因此有办法降低成本。”
研究人员目前正在探索测试方案，以确定这种材料是否实际上是一种比迄今为止所能显示的更有效的屏障。
迪基说:“基本上，我们已经达到了可用测试设备的极限。”
“我们也在寻找行业合作伙伴，以探索这项工作的潜在应用。用于软电子产品的柔性电池是一个明显的应用，但其他使用液体或对氧气敏感的设备将受益于这项技术。”
这张纸。”用于可拉伸系统的液态金属软密封发表在该杂志上科学．这篇论文的共同第一作者是上海交通大学前北卡罗来纳州立大学访问学者沈庆辰;北卡罗来纳州立大学博士生Man Hou Vong;以及上海交通大学的蒋莫迪、王瑞彤和宋克贤。本文的共同通讯作者是Dickey;邓;上海交通大学尚文;A123系统公司的王军。合著者包括北卡罗来纳州立大学的博士生Febby Krisnadi;前北卡州立大学访问学者Woojing Jung; and Ruyu Kan, Feiyu Zheng, Benwei Fu, Peng Tao, Chengyi Song and Guoming Weng of Shanghai Jiao Tong University, and Bo Peng of A123 systems.
这项工作得到了美国国家科学基金会CMMI- 2032415的支持;国家自然科学基金(51873105、51973109);上海市教委创新项目(2019-01-07-00-02-E00069);上海交通大学致远捐赠基金;上海交通大学海外留学助学金。这项工作得到了国家科学基金会的额外支持ASSIST工程研究中心北卡罗来纳州立大学，批准号为EEC-1160483。
希普曼-
编者须知:研究摘要如下。
《可拉伸系统用液态金属软密封密封》
作者:沈庆辰、上海交通大学、美国北卡罗来纳州立大学;北卡罗莱纳州立大学的Man Hou Vong, Woojin Jung, Febby Krisnadi和Michael Dickey;蒋慕迪，王瑞彤，宋克贤，阚如玉，郑飞宇，付本伟，陶鹏，宋成义，翁国明，尚文，邓涛，上海交通大学;彭博，王军，A123系统公司。
发表: 2月3日科学
DOI: 10.1126 / science.ade734
文摘:软质材料往往对气体具有高渗透性，因此很难制造出可拉伸的密封。随着间隔器的集成，我们演示了液态金属的使用，它显示了金属和流体特性，作为可拉伸密封。这种软密封既用于可拉伸电池，也用于涉及挥发性流体(包括水和有机流体)的可拉伸传热系统。在500次循环后，电池的容量保留率为~72.5%，密封传热系统在拉伸和加热时显示出约309瓦/米开尔文的热导率增加。此外，通过信号传输窗口的结合，我们演示了通过这种密封的无线通信。这项工作为为软器件创造可拉伸且密封的包装设计方案提供了一条途径。
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