美研發(fā)能拉伸離子導體 可應用于生物醫學(xué)器件

　　美國哈佛大學(xué)一個(gè)研究小組本月29日宣布，他們在實(shí)驗室中造出了可拉伸且全透明的離子導體，能在一萬(wàn)赫茲以上的頻率及一萬(wàn)伏以上的電壓下工作。這種離子導體在醫學(xué)、柔性機器人和柔性光學(xué)器件等領(lǐng)域有著(zhù)廣闊的應用前景。

　　伸縮性導體可應用在生物醫學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，成為業(yè)界研究熱點(diǎn)。但現有伸縮性導體大多是電子導體，盡管它們具有良好的導電性與拉伸性，但在高頻高壓或在高度變形的情況下工作，導電性能將受較大影響，此外透明度與生物相容性都不及離子導體。

　　研究小組負責人、哈佛大學(xué)應用科學(xué)與工程學(xué)院鎖志剛教授在接受采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)，他們用鹽水與高分子聚合物網(wǎng)絡(luò )相結合，做成水凝膠離子導體。在水凝膠里，水使離子導電，聚合物網(wǎng)絡(luò )則提供固體形狀。“我們的水凝膠像果凍和涼粉，但是可拉伸性極強，可拉伸5倍以上。”他們用水凝膠做了一系列器件，包括一個(gè)全透明大變形傳感器以及一個(gè)透明的揚聲器，可放各種音量的音樂(lè )。

　　對于這個(gè)已發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的成果，鎖志剛說(shuō)，使用離子導體制作器件，通常會(huì )遇到兩個(gè)困難：一是高電壓會(huì )引起電化學(xué)反應，二是離子比電子大、重，移動(dòng)速度慢得多，造成離子導體的導電系數要比許多電子導體低很多。他們用絕緣橡膠解決了這兩個(gè)難題。

　　鎖志剛解釋說(shuō)，在他們的器件中，用絕緣橡膠夾在兩層離子導體之間，從而能控制電壓接口，杜絕了電化學(xué)反應出現。與此同時(shí)，橡膠層作為電容器，只要有 很少量電荷就可導致很大的變形。由于它的電容很小，因此器件的頻率可以極高，這樣就可用離子導體做高頻器件，而不受導電系數問(wèn)題限制。

　　對于離子導體的意義，鎖志剛說(shuō)，離子導體的多樣性將為各種應用提供更多選擇。比如，現代醫學(xué)需要電子器件直接接觸皮膚、心臟及大腦，可拉伸、透明且具有生物相容性的離子導體就可能比電子導體更適合。

　　鎖志剛承認，水凝膠作為離子導體有其缺陷，包括水分容易蒸發(fā)從而變得干燥等。因此他們下一步計劃研制不易揮發(fā)的離子導體。此外，他們還計劃用離子導體造出柔性機器人的控制元件與生物醫學(xué)器件。