新研究推进导电塑料的进展

2016年05月12日09:09 来源：材料牛

柯林斯和一个国际科学家团队开发出可以提高导电塑料的性能的方法，用该方法制得的导电塑料应用到传感器中可植入人体，且灵敏度优于过去检测和记录大脑神经元信号的传感器。

柯林斯说：“因为这个材料是具备生物可相容性的，因此它可以广泛应用于医疗植入材料和人造组织技术方面。用这种聚合物或其他类似材料构成的电路，可能嵌入传感器，显示器，甚至是供能元器件中;也许某天还会使机器人在触觉、视觉甚至运作方面都像生物实体一样。”

导电塑料，或者聚合物，相对来说是一种较新的材料。它的前身常见于以有机发光二极管(OLED)为基础的电视机和手机中。与金属基器件和电路不同，这种聚合物是灵活柔性化的、易于大批量生产和生物可相容性的。

这种导电塑料是以地球中丰富的元素(碳，氮和氧)为原材料制造而成的，并且它还可以使用“油墨打印”的方法制得。柯林斯研究的这种材料还有另外两个很重要的特质：它们可以传输电子和离子信号，这种信号是大脑中神经元的传递的主要方式。这些特质对于电池中的材料是也至关重要的。

到目前为止，聚合物基电子材料一直缺乏深入理解，他们的纳米结构如何影响性能?如何优化性能?因为他们是由低密度的碳和其他微量元素组成，而且在纳米尺度上很难研究。

柯林斯说：“为了得到可与大脑连接，且足够灵敏的材料来探测微弱的神经活动离子信号，然后将这些信号转化为可被计算机解读的电信号。但遗憾的是，几乎没有这种无毒商业材料能够做到。我们的研究可能是实现导电高分子材料在未来设备的发展的关键。”

优化最佳的材料性能

柯林斯研究物理纳米结构和导电聚合物电气性能之间的关系。国家标准与技术研究所的研究员研制的一种新颖的共振光散射技术可以独特的检测到纳米聚合物材料分子的排列。使用这种技术，他可以揭示如何控制和定制分子的排列。在劳伦斯伯克利国家实验室，他的工作是指挥使用先进的光源。在法国Ecole Nationale Supe′rieure des Mines生物电子学的合作者使用一种新的方法分别测量电子和离子导电性，以确定哪些分子的构型表现最好的。

柯林斯说：“基于这些材料的设备可能引起医学突破类似于肢体复活的最新报告(俄亥俄州的Ian Burkhart通过植入新的神经元植入物，瘫痪五年的手指再次活动。)。我们探测聚合物纳米结构和性能的能力，在一系列新技术下可以优化材料性能。”

这种材料也可用于更好的下一代电池储能技术，也可能应用于未来其他方面。

该研究成果已发表在Nature Communication月版上。

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