韓國大邱慶北科學技術院(DGIST)與浦項理工大學(POSTECH)開發了一項具有伸縮性之複合聚合物,可望做為電子元件新材料予以應用。
具有柔軟性的材料可望應用於顯示設備、穿戴式裝置、醫療保健機器等各種領域而受矚目。然而,現有材料仍有受到拉伸或彎曲等變形力或外部衝擊時,其電氣功能會受到損害的問題。對於如何同時兼具材料柔軟性與電氣機能的問題,研究團隊設計了一款具有拉伸性之複合聚合物材料。藉由分散材料應變的結構與伸縮性,進而展開能夠抵抗變形或衝擊且呈現穩定運作的電子元件開發。
具體而言,研究團隊利用了「互穿式高分子網絡(Interpenetrating Polymer Network; IPN)」的結構確保了材料的伸縮性。IPN是一種由2種以上的高分子以物理/化學方式「架橋」的3次元聚合物結構。IPN材料中各個高分子彼此交織但不會透過任何化學鍵結合,藉由誘導聚合物之間的物理性纏結,進而形成優異的機械界面並維持強大的抗變形性能。研究團隊利用了聚二甲基矽氧烷(PDMS)與聚氨酯(PU)這兩種具有不同彈性率的矽類高分子,製作出具有伸縮性的複合聚合物。
研究團隊也利用伸縮性混合聚合物試作了片狀基板,並在其上層疊由無機材料製成的高效率伸縮性電子元件,進而製作出片狀伸縮性電子元件。當此伸縮性電子元件受到拉伸或彎曲等力時,可以分散某一點發生的應變,減少元件的機械應變,進而維持了較高的形狀穩定性。研究團隊表示,新材料大幅減少了既有材料在物理損壞、性能劣化等方面的疑慮。
目前研究團隊已完成利用伸縮性電子元件系統製成之微型發光裝置、加熱器的運作穩定性驗證,今後將進一步推動實用化研究,期應用於醫療保健、穿戴式裝置等各類產業領域。