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尼龙的又一创新透明电子设备的基础材料

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新技术 New technology

随着微电子工业正在转向可穿戴电子设备和电子纺织品，由铁电等电子材料组合到尼龙材料的工艺逐渐受到重视。在西方国家研发项目中，就有试图将其集成到衣服上的案例。尼龙是一种合成聚合物，20世纪40年代首次用于女性长袜。今天，尼龙是纺织品中使用最广泛的合成纤维之一。由于它的分子结构中存在一条长链的复合分子单位，其中每个复合单元包含氢、氧和氮与碳原子的特定排列，因此归类于聚合物。

除了在纺织品中的应用外，研究人员还发现一些尼龙也表现出所谓的“铁电性能”。这意味着尼龙的正负电荷可消失也可保持。铁电尼龙材料用于传感器、执行器、存储器和能量收集装置。使用聚合物的优点是它可在需要的溶剂中液化，因此可在溶液中低成本处理，形成柔性薄膜，这适用于电容器、晶体管和二极管等电子器件，使其铁电极化并可与电子纺织品整合。历史上，尼龙被多次重复研究和利用，也出现诸多创新，都产生着不可替代的作用，而用于智能穿戴方面却很少。尽管多年来尼龙聚合物已被发现在织物与纤维中具有重要的商业价值，但是在电子元件中的应用一直受阻，原因是业界无法通过溶液处理工艺创造出高质量的铁电尼龙薄膜。

美国MPI-P公司的科学家与古滕贝格美因茨大学和洛兹理工大学的研究人员合作，现已解决了这个困扰研究40年的老问题。他们研发出一种方法，即将尼龙溶于三氟乙酸和丙酮混合液，然后在真空中固化，以此制备出铁电尼龙薄膜电容材料。这类尼龙薄膜只有数百纳米厚，比人发还细100倍。使用这种方法可研发出非常光滑的薄型薄膜。这是非常重要的研发成果，它可以防止如电容器常见的电气故障和电子电路被轻易破坏的问题。利用这一新型的方法，智能穿戴业界就能研发出高性能的尼龙电容器。科学家对电容器的原型扩展了应力，在数百万次操作周期下，铁电尼龙的循环和鲁棒性得到证明。尼龙薄膜可成为未来柔性电子产品的重要组成部分并在柔性电子设备或服装电子产品中大行其道。

这些新发明为多功能织物铺平了道路，作为覆盖人类身体的织物同时可以从我们的身体运动中产生电。因此这一发明被看作尼龙的又一创新。

(据美国《科技日报》

新技术 New technology

文章来源：《合成纤维》网址: http://www.hcqwzz.cn/qikandaodu/2021/0225/462.html