Исследователи из ТПУ в составе международного коллектива ученых разработали метод интегрирования металла в полимеры с помощью прямого лазерного воздействия. С помощью этой технологии можно будет создавать композиты для гибкой электроники, а также фотокатализаторы, сенсоры для робототехники, светодиоды и изделия биомедицинского назначения. Результаты работы опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.
Технология, предложенная учеными, заключается в осаждении наночастиц алюминия по подложке из полиэтилентерефталата (ПЭТ). После этого образцы облучаются лазерными импульсами, и в облученных областях происходит локальное формирование проводящего композита.
«В испытаниях на механическую стабильность (тест на истирание, ударное воздействие, устойчивость на изгиб) композиты на основе алюминиевых наночастиц превосходят другие материалы. Кроме того, сама структура материала оказалась очень интересной. Во время обработки лазером на поверхности образцов образуется карбид алюминия, и, более того, в присутствии полимера происходит формирование графеноподобных углеродных структур. Этого эффекта мы не ожидали. К тому же, регулируя мощность лазера, мы можем контролировать проводимость материала. По сути, с помощью лазера можно "нарисовать" практически любую проводящую структуру на поверхности полимера, сделать его локально проводящим», — объясняет соавтор работы, профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Евгения Шеремет.
Новые технологии требуют новых материалов, демонстрирующих превосходную механическую, химическую и электрическую стабильность, сравнительно низкую стоимость, а для некоторых применений еще и биосовместимость. Наибольший интерес представляют полимерные материалы, такие как широко известный ПЭТ. Однако традиционные методы модификации полимерных материалов, как правило, изменяют проводимость всего объема полимера, что сильно ограничивает применимость для сложных трехмерных топологий. Авторы впервые применили лазерную интеграцию металлов в полимер в области гибкой электроники. Существуют подходы на основе «взрыва» металла лазером и его внедрения в полимер на большой скорости, но они более сложные с точки зрения реализации технологии.
Технология перспективна для гибкой электроники, так как одна из проблем этого направления — низкая механическая стабильность изделий. Также среди возможных областей применения — фотокатализ, гибкие сенсоры для робототехники, светодиоды, изделия биомедицинского назначения. Далее в планах у научного коллектива проверить новый подход на других материалах, например серебре, меди, углеродных трубках, использовать различные полимеры.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
