“纳米手风琴”使可拉伸的透明导体成为可能

北卡罗来纳州立大学的研究人员称，这种导体可以用于各种各样的应用，比如柔性电子产品、可拉伸显示器或可穿戴传感器。

“自然界中没有导电、透明和可拉伸的材料，所以我们必须创造一种，”北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程专业的博士生阿比吉特·巴加尔(Abhijeet Bagal)说，他是一篇描述这项工作的论文的主要作者。“我们的技术使用几何来拉伸脆性材料，灵感来自我们在日常生活中看到的弹簧。唯一不同的是，我们把它做得更小了。”

根据北卡罗来纳州立大学的说法，研究人员首先在硅衬底上创建了一个三维聚合物模板。模板的形状像一系列相同的，均匀间隔的矩形，并涂有一层掺杂铝的氧化锌，这是导电材料。一种弹性聚合物也被应用于氧化锌。然后，研究人员将该结构翻转过来，去掉硅和模板。

剩下的是弹性衬底上的一系列对称的氧化锌脊。因为氧化锌和聚合物是透明的，所以结构是透明的。它是可拉伸的，因为氧化锌的脊允许结构扩张和收缩，这类似于手风琴。

“我们还可以控制氧化锌层的厚度，并且已经对30到70纳米厚的氧化锌层进行了广泛的测试，”北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程专业的博士生、论文的合著者Erinn Dandley说。“这很重要，因为氧化锌的厚度会影响结构的光学、电学和机械性能。”

该工艺中使用的3D模板是使用纳米光刻技术精确设计的，因为每个脊的尺寸直接影响结构的可拉伸性。每个脊越高，结构的可拉伸性越强。这是因为该结构通过在底部使脊的两侧相互弯曲而伸展。

该结构可反复拉伸而不断裂。虽然纳米手风琴第一次拉伸会损失一些导电性，但额外的拉伸不会影响导电性。

“对我们来说最有趣的是，这种方法将工程学与表面化学结合起来，精确控制纳米手风琴的几何形状、组成，并最终控制其整体材料特性，”他说

张志豪，北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程助理教授，该论文的通讯作者。“我们现在正在研究如何提高纳米手风琴结构的导电性。在某种程度上，我们希望找到一种方法来扩大这一过程。”

研究人员还在用其他导电材料试验这项技术，以确定它们在制造非透明弹性导体方面的实用性。

报纸，”可拉伸透明导体的多功能纳米手风琴结构的研究结果发表在该杂志的网络版上材料的视野．该论文由北卡罗来纳州立大学的Erinn Dandley, Junjie Zhao, Xu Zhang, Christopher Oldham和Gregory Parsons共同撰写。