新型自愈材料可改進(jìn)電池和機(jī)器人性能

加州大學(xué)河濱分校、科羅拉多大學(xué)博爾德分校的研究人員聯(lián)合開發(fā)出一種擁有自愈能力的透明、高延展性導(dǎo)離子材料。這種材料可賦予機(jī)器人發(fā)生機(jī)械故障后的自愈能力延長鋰離子電池的使用壽命，改善醫(yī)學(xué)和環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域生物傳感器的性能等，應(yīng)用前景廣闊。

離子導(dǎo)體內(nèi)允許離子在其中流動(dòng)，在能源儲(chǔ)存、太陽能轉(zhuǎn)換、傳感器和電子設(shè)備中扮演著重要的角色。此前，研究人員研制的離子導(dǎo)體能夠?yàn)槿嗽旒∪夤┠懿⒂闷渲瞥赏该鲹P(yáng)聲器，但出現(xiàn)機(jī)械故障后不能自愈。

在新的研究中，研究人員利用離子偶極作用，使帶電離子與極性分子之間耦合，從而大幅提高了離子導(dǎo)體的穩(wěn)定性，最終研制出了將自愈性材料與離子導(dǎo)體“合二為一”的新材料。該新材料成本低、易生產(chǎn)，能夠延展到初始長度的50倍，當(dāng)被剪斷后，在室溫下24h內(nèi)即能重新連接起來（自愈），且自愈后僅5min就能再次延展2倍。

研究人員目前已利用該新材料開發(fā)出了新型人造肌肉。這種人造肌肉由三層材料堆積而成，上下兩層是能導(dǎo)電和自愈的新材料，中間層是透明的非導(dǎo)電橡膠類薄膜。對(duì)其施加電信號(hào)，人造肌肉就能夠像人類的二頭肌一樣開始活動(dòng)；更重要的是，當(dāng)其斷裂成兩段后，無需任何外來刺激就能恢復(fù)到與切斷前相當(dāng)?shù)男阅芩健?/p>

(KJ.1227)