導讀

據德國馬克斯·普朗克聚合物研究所官網近日報道，該研究所與美因茨大學以及羅茲理工大學的研究人員們合作開發出超薄的尼龍薄膜。這種超薄尼龍薄膜比人類發絲薄幾百倍，非常有望應用于可彎曲的電子器件或者服裝中的電子器件。

背景

如今，微電子產業正在轉變為朝著可穿戴電子裝置和電子紡織品的方向發展。

高度靈敏、可洗滌、自供電的新型電子織物（圖片來源：美國化學學會）

因此，組成這些產品的電子材料，例如鐵電材料，應該可以集成到我們的衣服中。尼龍（一系列的合成聚合物），于上世紀二十年代被首次提出并應用于女性長筒襪，如今已經成為紡織品中最廣泛應用的合成纖維。

（圖片來源：維基百科）

它們由長鏈的重復分子單元（即聚合物）組成。這種結構中，每個重復的單元包含著氫、氧、氮、碳原子的特定排列。

（圖片來源：維基百科）

除了應用于紡織品，某些尼龍也被發現展示出所謂的“鐵電性”。這意味著，正負電荷能夠被分開，而且這個狀態能被保持住。這種鐵電材料在傳感器、致動器、存儲器和能量采集裝置中使用。使用聚合物的優勢在于，它們可以采用足夠的溶劑來液化，因此可通過溶液低成本處理形成柔性薄膜，這些薄膜適用于電容、晶體管和二極管等電子器件。

這樣就使得鐵電聚合物成為與電子紡織品集成的一個可行選擇。盡管多年來尼龍聚合物已被發現在織物與纖維中具有重要的商業應用，但是它們在電子器件中的應用一直受阻，因為我們無法通過溶液處理工藝創造出高質量的鐵電尼龍薄膜。

創新

近日，德國馬克斯·普朗克聚合物研究所（MPI-P）的科學家們與來自美因茨大學和羅茲理工大學的研究人員們合作成功解決了這個四十年的難題，并開發出一種方法，通過在三氟乙酸和丙酮的混合物中溶解尼龍并使之在真空中再次凝固，制造出鐵電尼龍薄膜電容器。他們能夠實現通常只有100納米厚的尼龍薄膜，比人類發絲要薄幾百倍。

技術

馬克斯·普朗克聚合物研究所的研究小組領頭人卡馬爾·阿薩迪（Kamal Asadi） 表示：“我們采用這種方法，已經制造出極度光滑的薄膜。這非常重要，因為它防止了例如電容器的電氣故障以及電路的損壞。同時，光滑度使我們可以擁有透明的薄膜，并最終帶來透明的電子器件。”

（圖片來源：MPI-P）

通過采用他們新開發的方法，卡馬爾·阿薩迪領導的研究小組能夠制造出高性能的尼龍電容器。科學家們讓電容器原型經受延長的壓力周期，并在數百萬次操作周期下展示鐵電尼龍的健壯性。

價值

這種尼龍薄膜將變成在未來柔性電子領域中使用的一個重要成分，并應用于可彎曲的電子器件或者服裝中的電子器件。這些新發現將為多功能織物鋪平道路，這些多功能織物可作為衣服覆蓋我們的身體，同時通過我們的身體運動產生電力。