Новый самовосстанавливающийся полимер для электроники

Химики RIKEN создали инновационный самовосстанавливающийся полимер, идеально подходящий для гибких проводников в носимой электронике и робототехнике.

Традиционные электрические проводники в современных электронных устройствах, как правило, хрупки и негибки, что делает их непригодными для применений, требующих многократных изгибов, таких как носимая электроника и робототехника.

Для решения этой проблемы исследователи активно ищут способы создания прочных и гибких проводников. Особую ценность представляют проводники с функцией самовосстановления, способные самостоятельно устранять повреждения.

«В реальных условиях такие проводники подвержены механическим повреждениям из-за постоянных деформаций, что снижает их надежность и срок службы», — объясняет Чжаоминь Хоу из RIKEN Center for Sustainable Resource Science. «Интеграция возможностей самовосстановления эффективно решает эти проблемы, восстанавливая функциональность после повреждения».

Перспективной стратегией для создания таких гибких проводников является использование самовосстанавливающегося полимера в качестве гибкой основы с внедренными наночастицами или нанолистами золота, обладающими электропроводностью. Однако придание полимерам свойств самовосстановления и адгезии представляет собой непростую задачу.

Теперь Хоу и его коллеги продемонстрировали, что модификация широко распространенных полиолефинов с помощью серосодержащей группы (тиоэфира) позволяет получить самовосстанавливающийся полимер, пригодный для создания гибких проводников.

«Полиолефины повсеместно используются в повседневной жизни и составляют наибольший объем производства среди всех полимеров», — отмечает Хоу. «Они обладают рядом ценных свойств, включая низкую стоимость, высокую механическую прочность, простоту обработки и отличную химическую и экологическую стабильность, что делает их многообещающими кандидатами для применения в качестве проводников».

Ключом к успеху команды стала разработка нового катализатора, который позволил легко и с высокой степенью контроля вводить тиоэфирные группы.

«Наша работа показывает, что сополимеризация олефинов с различными свойствами под действием катализатора может служить полезным протоколом для синтеза полиолефиновых материалов с многофункциональными возможностями для передовых технологий», — подчеркивает Хоу. «Эти результаты могут вдохновить на дальнейшие исследования в данной области».

Одним из преимуществ данного подхода является естественное сродство серы и золота, обеспечивающее прочное соединение между самовосстанавливающимся полимером и золотым покрытием. «Долговечность золотого покрытия на тиоэфир-функционализированном полимере превзошла наши самые смелые ожидания», — делится Хоу. «Оно выдержало более 50 циклов теста на отслаивание скотчем».

Используя различные строительные блоки для полиолефинов, команда намерена «создать совершенно новое семейство самовосстанавливающихся полимеров для гибких проводников с еще более высокой долговечностью, а также для других передовых технологий», — заключает Хоу.