جدیدماده الکترونیکی خودترمیم شونده انعطاف پذیر Self-healing flexible electronic material
ماده الکترونیکی خودترمیم شونده
ماده الکترونیکی خودترمیم شونده انعطاف پذیر، که
پس از شکست های بسیار عملکرد خود را حفظ می کند
[box type=”shadow” align=”alignright” ] مواد الکترونیک، مانعی عمده بر سر راه پیشرفت قطعات الکترونیکی انعطاف پذیر بوده اند زیرا مواد موجود پس از شکست و ترمیم کارکرد خوبی ندارند. اما یک ماده الکترونیکی ایجاد شده توسط یک گروه بین المللی می تواند همه کارکردهای خود را بطور خودکار حتی پس از شکست چندباره ترمیم نماید. این ماده می تواند دوام قطعات الکترونیکی سایش پذیر را بهبود دهد. [/box]
[box type=”success” width=”1024″ ] ترجمه از گروه ترجمه ایران مواد
حرفه ای ترین تیم ترجمه مهندسی مواد کشور
[/box]
پروفسور کینگ وانگ، دکترای مهندسی و علم مواد در دانشگاه Penn State می گوید:” قطعات الکترونی سایش پذیر و خمش-پذیر، با گذشت زمان در معرض تغییرشکل مکانیکی هستند که می تواند منجر به تخریب یا شکست آنها شود. ما می خواستیم یک ماده الکترونیکی خودترمیم شونده بیابیم که خود را برای حفظ کارکردش ترمیم نماید و این کار را پس از شکست های چندباره انجام دهد”.
مواد ترمیم شونده آنهایی هستند که پس از مقاومت در برابر تغییرشکل فیزیکی نظیر دوتکه شدن، بطور طبیعی خود را با تاثیر اندک بیرونی یا بدون آن ترمیم نمایند.
در گذشته، پژوهشگران قادر به تولید مواد نیمه ترمیم شونده ای بوده اند که می توانند یک کارکرد را پس از شکست حفظ کنند اما حفظ سلسله ای از کارکردها برای ایجاد قطعات الکترونیکی سایش پذیر موثر، مهم است.
برای نمونه، اگر یک ماده دی الکتریک، ضریب مقاومت الکتریکی خود را پس از خود ترمیمی حفط کند اما ضریب رسانایی گرمایی خود را حفظ ننماید، این موضوع می تواند قطعات الکترونیکی را در خطر بیش گرمایش قرار دهد.
ماده الکترونیکی خودترمیم شونده توسط وانگ و گروهش، همه خواص لازم برای استفاده بعنوان یک دی الکتریک در قطعات الکترونیکی نظیر استحکام مکانیکی، استحکام شکست، استحکام در برابر نوسانات شدید، ضریب مقاومت الکتریکی، ضریب رسانایی گرمایی و خواص دی الکتریک یا عایق را حفظ می نماید. آنها یافته های خود را بصورت آنلاین در مجله Advanced Functional Materials منتشر نمودند.
دکتر وانگ می گوید: بیشتر مواد ترمیم پذیر، نرم یا “آدامس مانند” هستند. اما ماده تولید شده توسط وی و همکارانش در مقایسه با انها بسیار چقرمه است. گروه وی، نانوورق های نیترید بور را به یک ماده پایه ای از پلیمر پلاستیکی افزودند. نانو ورق های نیترید بور همانند گرافن دوبعدی هستند اما بجای رسانایی الکتریکی مانند گرافن، در برابر آن مقاومت کرده و عایق هستند.
دکتر وانگ می گوید:” بیشتر تحقیقات درباره مواد الکترونیکی ترمیم شونده بر ضریب رسانایی الکتریکی تمرکز شده اند اما از دی-الکتریک ها چشم پوشی شده است. ما به المان هایی رسانا در مدارها نیاز داریم اما به عایق بودن و حفاظت برای قطعات میکروالکترونیک نیز نیاز داریم.”
ماده الکترونیکی خودترمیم شونده ، قابلیت خودترمیمی دارد زیرا نانوورق های نیترید بور با گروه های عامل دارای پیوند هیدروژنی روی سطح خود به یکدیگر متصل می شوند. هنگامی که دو قطعه در نزدیکی هم قرار می گیرند، جاذبه الکترواستاتیک که بطور طبیعی بین عناصر پیوند دهنده رخ می دهد، آنها را در نزدیکی هم نگه می دارد.
هنگامی که پیوند هیدروزنی حفظ می شود، دو قطعه ترمیم می شوند. بسته به درصد نانوورق های نیترید بور افزوده شده به پلیمر، خودترمیمی ممکن است به گرما یا فشار بیشتر نیاز داشته باشد اما برخی اشکال این ماده جدید در دمای اتاق و هنگامی که در کنار هم قرار گرفته اند می توانند خود را ترمیم نمایند.
برخلاف سایر مواد ترمیم شونده که از پیوندهای هیدروژنی استفاده می کنند نانوورق های نیترید بور در برابر رطوبت تراواناپذیر هستند. این بدان معناست که ابزارهایی که از این ماده دی الکتریک استفاده می کنند می توانند بطور موثری در فضاهای با رطوبت بالا نظیر یک دوش یا در ساحل عمل نمایند.
وانگ می گوید:” این نخستین بار است که یک ماده خود ترمیم شونده ای تولید شده است که می تواند چندین خاصیت را پس از شکست های چندباره حفظ نماید و این ویژگی برای کاربردهای بسیاری مفید است.”
[box type=”info” align=”alignright” width=”1124″ ]منبع : sciencedaily.com
ترجمه : محسن حاجی زمانی [/box]
[divider]
Self-healing, flexible electronic material
restores functions after many breaks
Electronic materials have been a major stumbling block for the advance of flexible electronics because existing materials do not function well after breaking and healing. A new electronic material created by an international team, however, can heal all its functions automatically even after breaking multiple times. This material could improve the durability of wearable electronics.
“Wearable and bendable electronics are subject to mechanical deformation over time, which could destroy or break them,” said Qing Wang, professor of materials science and engineering, Penn State. “We wanted to find an electronic material that would repair itself to restore all of its functionality, and do so after multiple breaks.”
Self-healable materials are those that, after withstanding physical deformation such as being cut in half, naturally repair themselves with little to no external influence.
In the past, researchers have been able to create self-healable materials that can restore one function after breaking, but restoring a suite of functions is critical for creating effective wearable electronics. For example, if a dielectric material retains its electrical resistivity after self-healing but not its thermal conductivity, that could put electronics at risk of overheating.
The material that Wang and his team created restores all properties needed for use as a dielectric in wearable electronics — mechanical strength, breakdown strength to protect against surges, electrical resistivity, thermal conductivity and dielectric, or insulating, properties. They published their findings online in Advanced Functional Materials.
Most self-healable materials are soft or “gum-like,” said Wang, but the material he and his colleagues created is very tough in comparison. His team added boron nitride nanosheets to a base material of plastic polymer. Like graphene, boron nitride nanosheets are two dimensional, but instead of conducting electricity like graphene they resist and insulate against it.
“Most research into self-healable electronic materials has focused on electrical conductivity but dielectrics have been overlooked,” said Wang. “We need conducting elements in circuits but we also need insulation and protection for microelectronics.”
دیدگاه کاربران