点击加入网站会员加入网站会员

首页 > 新闻动态 > 技术创新

美国空军研究实验室发现独特的可拉伸导体

   日期:2019-10-18     来源:afresearchlab    浏览:134    评论:0    
核心提示:美国空军研究实验室(AFRL)开发了液态金属系统,该系统可以自动改变结构,从而使导体能够更好地响应应变。
 

美国空军研究实验室(AFRL)开发了液态金属系统,该系统可以自动改变结构,从而使导体能够更好地响应应变。

导体材料在张力或拉伸的作用下会改变性能。通常,当材料拉伸时,导体的电导率降低,电阻增加。

美国空军研究实验室科学家最近研发出的一种被称为“聚合液态金属网络”的材料却恰恰相反。这种液态金属网络可承受高达700%的应变,可以自主响应外部应变,使得在承载应变前后的两个状态之间电阻几乎保持不变,材料可自主“消化”应变,恢复其原始状态。实现这一功能主要源于材料内部的自动组织性纳米结构,它可自主对应变做出反应。

AFRL该项目的首席研究员克里斯托弗·塔博尔博士表示,这种材料制成的导体对拉伸应变的反应与人们通常见到的导体特性完全相反。通常情况下,材料会因为拉伸造成电阻增加,这仅仅是因为电流在拉伸后的材料通行更长的距离。在进一步了解其中的主要原因前,研究人员对液态金属系统进行试验,并观测到了与传统金属导体完全相反的响应现象,实验结果出乎意料。

利用液态金属系统,可使得导体在不同的机械条件下能够保持其电学性能,未来在许多场景中都具有应用前景,例如下一代可穿戴电子设备等——该材料可以集成到长袖服装中,飞行员或操作员将不需要佩戴其他厚重的电子设备,仅仅通过衣服和整个身体活动即可传递能量,同时弯曲肘部或旋转肩膀等动作将不会影响能量传递。

AFRL研究人员还以类似于加热手套的形状系数评估了这种材料的热性能。他们通过持续的手指活动来测量热响应,并可在恒定施加电压下保持接近恒定的温度。这与当前的最新的可拉伸加热装置不同,由于应变会导致电阻变化,现有的加热装置仍会损失大量的热能。有关液态金属系统的这些属性和材料制造细节在最新一期的《先进材料》中直接进行了比较。

该项目始于去年,由美国空军科研办公室提供基础研究经费,授权AFRL开展研发工作。AFRL与私营企业和大学合作,目前正在探索其进一步发展。与企业联合开展合作研究时卓有成效的,因为企业会继承在实验室阶段运行良好的早期科研成果,并再此基础上进行优化并以扩大规模。在这种情况下,企业可能将这类材料集成到纺织品等可穿戴设备中,以便实现未来人体机能监测和人效增强。

制造这种液态金属材料的过程大致如下:研究人员首先将单个液态金属颗粒封装在一个类似于水球的包覆壳体中。然后,通过聚合过程将每个液态金属粒子逐个以化学链的方式连接起来,最终液态金属长链。以这种方式,所有粒子实现相互连接。

随着连接的液态金属颗粒承受应力被拉伸,包覆壳体撕裂,液态金属会溢出。这种连接形式保证了整个液态金属系统既具有导电性、又能保持固有的可拉伸性。在经历首次拉伸后的每次拉伸-恢复的循环中,电导率先增加然后恢复正常。更为重要的是,在10000次循环后,材料并没有发生疲劳失效。

AFRL材料与制造研究部化学家、论文的主要作者卡尔·特拉斯纳上尉表示,聚合液态金属网络的发现非常适用于可伸缩的功率传输、传感和电路。通过应用这项技术,人机接口系统有望实现连续运行、减轻重量并提供更多能量。

AFRL认为,这项研究对于许多应用程序来说令人兴奋,因为这是目前市面上并没有出现过的东西,AFRL很乐于将其向世人展示,并进行广泛的传播。

免责声明
        本文来源于网络,转载的目的在于传递分享更多信息,并不意味着赞同其观点或证实其真实性,也不构成其他建议,仅提供交流平台,不为其版权负责。如涉及侵权,请联系我们及时修改或删除。
 
标签: 材料
 
更多>同类新闻动态
0相关评论

推荐图文
推荐新闻动态
点击排行
行业新闻
企业新闻
技术创新
市场动态
相关行业
宏观形势
展会信息
关于我们  |  留言板  |  人才招聘  |  版权声明  | 

纤维复材网版权所有未经授权请勿转载任何图文
广告招商/客服电话:18613356335制作单位:北京沁悦心网络科技有限公司
Copyright©218 All rights reserved京ICP备18025647号