Новый гибкий материал самостоятельно регенерирует себя после многократных поломок

Электропроводящие материалы уже давно являются серьезным камнем преткновения для развития гибкой электроники, поскольку их свойства заметно ухудшаются после физической деформации. Однако новый материал, созданный международной командой исследователей, способен полностью восстанавливать себя даже после многократных изломов.
Самовосстанавливающиеся материалы — это особый класс материалов, которые способны естественным образом восстанавливать себя после физической деформации, например после разрезания на части. Прежде ученым уже удавалось создать материалы, способные самостоятельно восстановить одну из своих функций, но возможность комплексной регенерации критически важна для развития носимой электроники. Причина проста: если, к примеру, диэлектрический материал способен восстановить после излома свою электрическую сопротивляемость, но не теплопроводность, это может привести к опасному перегреву устройства на его основе.
Материал, разработанный командой под руководством профессора Цинь Янга (Qing Wang) из Университета Пенсильвании, способен восстанавливать все свойства, необходимые диэлектрику: механическую прочность, прочность на излом, электрическую сопротивляемость, теплопроводность, а также собственно диэлектрические (изолирующие) свойства.
Еще одним важным отличием материала Янга от прочих самовосстанавливающихся аналогов является его твердость — большинство материалов с такими свойствами напоминают по консистенции мягкую жевательную резинку. Чтобы добиться такого эффекта, исследователи нанесли нанолисты нитрида бора на базовый пластиковый полимер. Подобно графену, нитрид бора является двумерным атомарным материалом, но вместо того, чтобы проводить электричество, он представляет собой сильный изолятор.
Новый материал способен к самовосстановлению, поскольку нанослои нитрида бора соединяются друг с другом водородными связями. Когда фрагменты этого материала оказываются рядом, силы электростатического притяжения естественным образом притягивают их друг к другу. Когда водородная связь восстанавливается, фрагменты «регенерируют». В зависимости от отношения содержания нитрида бора к базовому полимеру такое восстановление может потребовать дополнительного нагрева или давления, однако некоторые вариации способны регенерировать при комнатной температуре без внешнего воздействия.
Еще одним важным свойством материалов на базе нитрида бора является их терпимость к влажности. Это значит, что устройства на их основе могут эффективно работать в очень влажной среде — например, в душе или на пляже.
В целом новый материал демонстрирует целый спектр свойств, чрезвычайно привлекательных для сферы носимой и гибкой электроники.