به تازگی یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه میشیگان، دریافته اند که ماده پلی یورتانی خاصی که درونش حاوی نانو ذرات کروی طلا می باشد، حتی هنگامی که چندین برابر طول واقعی خود کشیده شود، خاصیت رسانایی خود را حفظ می کند. کامپوزیت پلی یورتان رسانا یک ابداع بسیار کاربردی می باشد زیرا خاصیت انعطاف پذیری و کشسانی پلی یورتان که ویژگی رسانایی را نیز دارد، در اینده کاربردهای فراوانی را خواهد داشت.
نیکلاس کوتو، یکی از محققان دانشگاه میشیگان، امیدوار است این رساناهای انعطاف پذیر بتوانند به حل بعضی مشکلات مربوط به ایمپلنت های مغزی کمک کنند. وی معتقد است: “بافت مغز و ایمپلنت نیازمند رفتار مشابه یکی از اجزای مغز می باشند” در غیر این صورت ممکن است ایمپلنت توسط بافت زخمی احاطه شده و در نتیجه دیگر به درستی کار نمی کند. ایمپلنت همچنین باید در طی عمل جراحی که طی آن ممکن است به خوبی به بیش از دو برابر طول اولیه خود کشیده شود، سالم باقی مانده و به کارکرد اولیه خود ادامه دهد.
کوتو بیان می کند که “با ترکیب نانوذرات طلا و پلی یورتان که معمولا به عنوان عایق فومی به کار می رود، ما گمان می کردیم که به یک رسانای مناسب دست می یابیم. اما واقیت دستاوردی بسیار مهم بود، در واقع ما به یک رسانای بزرگ و عظیم دست یافته ایم. قابلیت رسانایی بالاتر از هر رسانای ارتجاعی که از نانو لوله های کربنی ساخته می شوند موجب شده است که یک فرایند خارج از انتظار اتفاق بیافتد: خود سازماندهی نانو ذرات تحت کشش شرایطی را به وجود می آورد که آن ها به یکدیگر نزدیک شده و قادر به تشکیل زنجیره رسانا شوند. هنگامی که تنش منتشر و پخش شود زنجیره منحل می شود.
این تیم تحقیقاتی ۲ نوع از این ماده را تولید و توسعه دادند: آنها یک نوع از ماده را در ۵ لایه متناوب از پلی یورتان با بار مثبت و نانوذرات طلا با بار منفی تولید کردند که این نوع از ماده دارای رسانایی ۱۱۰۰۰ زیمنس در سانتی متر قبل از کشش و ۲۴۰۰ زیمنس بر سانتی متر هنگامی که به اندازه ۲ برابر طول اولیه .(نزدیک به نقطه شکست). کوتو و همکارانش با ترکیب (مخلوط) با خاصیت کشسانی بیشتر، با فیلتر کردن مایع حاوی پلی یورتان و نانو ذرات طلا نوع دوم این ماده را تولید کرده اند. این کامپوزیت دارای رسانایی ۱۸۰۰ زیمنس بر سانتی متر در فرم غیر کششی خود و ۳۵۰۰ زیمنس بر سانتی متر در حالت کشش به میزان ۵٫۸ برابر طول اولیه می باشد. جهن مقایسه قابل ذکر است که مس خالص به عنوان یکی از رساناترین مواد دارای رسانایی برابر با ۵۹۶۰۰۰ زیمنس بر سانتی متر می باشد.
شواهد نشانگر این است که یکی از دلایل برای موفقیت این تیم تحقیقاتی استفاده از پوسته نازک پایدار در اطراف نانوذرات می باشد. تلاش بعدی برای ساخت رسانا از نانوذرات طلا و مواد طلا موفق نبوده است. او ادعا می کند به دلیل اینکه معمولا پوسته های ضخیم عایق که مهار کننده خواص رسانایی می باشد استفاده می کنند که برای پایداری ذرات در عایق لازم می باشد.
جان راجرز، استاد علوم مواد و مهندسی در دانشگاه ایلینویز که در زمینه تولید رساناهای انعطاف پذیر به طور گسترده کار می کند معتقد است: گام های بعدی تعیین مسیر برای یکپارچه سازی این مواد به سیستم های عملکردی و ارزیابی عملکرد شان در مقایسه با جایگزین های دیگر می باشد. در واقع روش های فراوانی برای تولید رساناهای انعطاف پذیر وجود دارد، شامل جوهر مبتنی بر گرافن که می تواند برای تولید رسانای فوق نازک اسپری شود و نانو لوله های کربنی. کوتو از تیم موفق می گوید: ما دارای نانوذرات کروی می باشیم. آنها بسیار آسانتر در برابر فشار سازماندهی می شوند. که این یک مزیت بزرگ برای قابلیت کشش پذیری می باشد.
علی جاوی مهندس برق و پروفسور علوم کامپیوتر در دانشگاه کالیفرنیا برکلی بر این باور است که: این یک راه واقعاً هوشمندانه برای ساخت نوع جدیدی از کامپوزیت های رسانا که پوسته الکترونیکی کاربر تعاملی خود را گسترش داده می باشد. این یافته باردیگر ما را قادر به حرکت روبه جلو و ساخت انواع جدیدی از دستگاه ها رهنمون خواهد ساخت.
نویسنده: Iran PU