Этот эластичный материал может защитить гибкие батареи от газов.

Новая технология использует жидкий металл для создания эластичного материала, непроницаемого для газов и жидкостей.

Применение этого материала включает гибкие батареи и другую упаковку для дорогостоящих технологий, требующих защиты от газов.

«Это важный шаг, потому что уже давно существует компромисс между эластичностью и непроницаемостью для газов», — говорит Майкл Дики, профессор химической и биомолекулярной инженерии в Университете штата Северная Каролина.

«По сути, вещи, которые хорошо защищали от газов, обычно были твердыми и жесткими. А вещи, обладающие эластичностью, позволяли газам просачиваться.

Мы придумали что-то, что обеспечивает желаемую эластичность, не пропуская газы».

В новой методике используется эвтектический сплав галлия и индия (EGaIn). Эвтектический означает, что сплав имеет температуру плавления ниже, чем его составные части. В этом случае EGaIn является жидким при комнатной температуре.

Исследователи создали тонкую пленку EGaIn и заключили ее в эластичный полимер. Внутренняя поверхность полимера была усеяна микроразмерными стеклянными шариками, которые препятствовали скоплению жидкой пленки EGaIn.

Конечным результатом является, по сути, эластичный мешок или оболочка, облицованная жидким металлом, которая не позволяет газам или жидкостям проникать внутрь или наружу.

Исследователи проверили эффективность нового эластичного материала, оценив степень испарения жидкого содержимого, а также степень утечки кислорода из герметичного контейнера, изготовленного из этого материала.

«Мы обнаружили, что для нового материала не было заметной потери ни жидкости, ни кислорода», — говорит Тао Дэн, профессор Шанхайского университета Цзяо Тонг и соавтор исследования в журнале Science.

Исследователи также осознают затраты, связанные с производством нового материала.

«Сами по себе жидкие металлы довольно дороги», — говорит Дэн.

«Однако мы с оптимизмом смотрим на то, что сможем оптимизировать технику — например, сделать пленку EGaIn тоньше — для снижения стоимости. На данный момент один пакет будет стоить несколько долларов, но мы не пытались оптимизировать стоимость, поэтому есть возможность снизить ее».

В настоящее время исследователи изучают варианты тестирования, чтобы определить, действительно ли материал является еще более эффективным барьером, чем они могли показать до сих пор.

«По сути, мы достигли предела имеющегося у нас испытательного оборудования, — говорит Дики.

«Мы также ищем отраслевых партнеров для изучения потенциальных применений этой работы.

Гибкие батареи для использования с мягкой электроникой — одно из очевидных применений, но другие устройства, которые либо используют жидкости, либо чувствительны к кислороду, выиграют от этой технологии».

Дополнительные соавторы из Шанхайского университета Цзяо Тонг и штата Северная Каролина.

Работу поддержали Национальный научный фонд, Национальный фонд естественных наук Китая, Инновационная программа Шанхайской муниципальной комиссии по образованию и Шанхайский университет Цзяо Тонг.

Автор Мэтт Шипман.