Наночастицы, «встроенные» в эластичный материал, самостоятельно формируют сетку «проводов», обеспечивая высокую проводимость образца даже при значительном растяжении.

Изображение наночастиц золота в ненапряженном образце материала, полученное с помощью электронного микроскопа.
При растяжении образца более чем в два раза по сравнению с первоначальной длиной наночастицы самопроизвольно выстраиваются в сетку проводов.

Эластичные проводники могут найти применение в широком спектре различных устройств: от гибких дисплеев и аккумуляторов до медицинских имплантатов, движущихся вместе с тканями тела. В поисках подходящего технического решения исследователи обращались к зигзагообразным проводящим структурам, нанесенным на эластичную подложку, жидким металлам, сеткам из нанопроводов и др. Ученые из Мичиганского университета (США) предложили вариант, превосходящий по растяжимости и концентрации электронов проводимости все предыдущие разработки.

Исследователи обнаружили, что сферические наночастицы золота, распределенные в объеме полиуретана, при растяжении не «разбредаются» в стороны, а выстраиваются в каналы, напоминающие сеть кровеносных сосудов, разделенных лишенным наночастиц пространством.

Приготовив такую смесь двумя разными способами (нанесением чередующихся слоев золотых наночастиц и полиуретана и фильтрацией коллоидного раствора, содержавшего частицы золота и полиуретана), исследователи выяснили, что «слоёный» материал обладает более высокой удельной электрической проводимостью (11000 См/см — примерно как у ртути), а «мешанина» из наночастиц золота и полиуретана, получающаяся в результате фильтрации, лучше растягивалась (при удельной электрической проводимости 1800 См/см — как у хороших полимерных проводников).

При растяжении в два раза слоистый материал сохранял проводимость 2400 См/см, а при растяжении в 5,8 раз — 35 См/см, что все еще достаточно для некоторых устройств.

Авторы работы предполагают, что в первую очередь такие проводники могут быть использованы при создании гибких медицинских имплантатов, минимизирующих повреждение окружающих клеток и образование рубцовой ткани, которое значительно ограничивает срок работы традиционных имплантируемых устройств.

По пресс-релизу University of Michigan