網狀褶皺結構 拉伸無礙電阻


●拉伸及扭轉下仍能維持導電性。 理大圖片
●拉伸及扭轉下仍能維持導電性。 理大圖片

  香港文匯報訊(記者 郭虹宇)過去十多年來,鄭子劍一直關注可用於穿戴器件柔性材料領域。他指出,相關技術未來應用需求將持續增加,尤其是在健康監控、體育應用、軟體機械人等方向,在應用時電子器件的數目也會更多,對材料彈性性能要求更高,以達到較大的形狀變化,這正是其「液態金屬纖維氈」研究的出發點。

  人每日穿戴的所有東西一般來說都是透氣的,鄭子劍及其團隊從中獲得靈感,想到將SBS橡膠(丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)透過靜電紡絲加工成多孔纖維,其纖維狀的二維平面網狀結構,就像漁網一樣,而在網狀結構垂直於平面的方向,則具有褶皺的結構,像人的關節有很多褶皺一樣,在力學、透氣、透水等方面都有好處。其後,再讓常溫下為液態金屬鎵銦合金(EGaIn)透過塗印或印刷技術附在多孔纖維上,從而利用多孔纖維的結構使其導電性能更穩定。

  他續說,當一樣東西發生大的形變,例如拉伸十多倍時,拉伸長度越長,電阻成倍增長,要同時保持導電的穩定性是很難的,而多孔纖維的網狀及褶皺兩種結構,在拉伸下可以彌補增長的電阻,令材料能保持電阻的相對小的變化,其增大幅度可受控,令材料相對穩定,並達到超彈性,加上無論如何拉伸材料本身都是多孔網狀,故其透氣性及透水性能得到保持,令「液態金屬纖維氈」能同時做到彈性、透氣、導電三樣特質。

  此外,鎵銦合金及基底SBS橡膠聚合物皆是工業化常見原料,很容易進行產業化生產,令材料有很高的應用潛力。鄭子劍說:「覺得很新的點在於用這麼簡單的工藝,這麼簡單的材料,簡單的激活的原理——拉伸,就可以形成多孔的網絡褶皺結構,有這麼好的性能,令人很意外。」