新型自愈材料可改進電池和機器人性能

新型自愈材料可改進電池和機器人性能

加州大學河濱分校、科羅拉多大學博爾德分校的研究人員聯合開發出一種擁有自愈能力的透明、高延展性導離子材料。這種材料可賦予機器人發生機械故障后的自愈能力延長鋰離子電池的使用壽命，改善醫學和環境監控領域生物傳感器的性能等，應用前景廣闊。

離子導體內允許離子在其中流動，在能源儲存、太陽能轉換、傳感器和電子設備中扮演著重要的角色。此前，研究人員研制的離子導體能夠為人造肌肉供能并用其制成透明揚聲器，但出現機械故障后不能自愈。

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體的穩定性，最終研制出了將自愈性材料與離子導體“合二為一”的新材料。該新材料成本低、易生產，能夠延展到初始長度的50倍，當被剪斷后，在室溫下24h內即能重新連接起來（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，上下兩層是能導電和自愈的新材料，中間層是透明的非導電橡膠類薄膜。對其施加電信號，人造肌肉就能夠像人類的二頭肌一樣開始活動；更重要的是，當其斷裂成兩段后，無需任何外來刺激就能恢復到與切斷前相當的性能水平。

(KJ.1227)