Для того, чтобы изготовить действительно гибкую и эластичную электронику требуется нечто, что будет обеспечивать электрическую проводимость материала при его деформации или растяжении. Обычные металлические проводники совершенно не подходят для этого, они рвутся и ломаются при достаточно сильных воздействиях. В поисках решения этой проблемы исследователи перепробовали множество технологий, проводники, сформированные в виде спиралей из углеродных нанотрубок, проводники из жидких металлов, связывающие жесткие «острова» электронных компонентов. Но, к сожалению, ни один из этих методов не обеспечивает требующегося уровня гибкости и эластичности.

Недавно группа исследователей из Мичиганского университета разработала еще один из вариантов решения вышеуказанной проблемы. Этим решением стали крошечные золотые частицы, включенные в большом количестве в основу из эластичного полиуретана, который может изгибаться и растягиваться. Изобретение таких гибких проводников электрического тока в конечном счете может привести к появления первых действительно гибких электронных устройств, таких как электронные книги и планшетные компьютеры, которые можно будет складывать в несколько раз подобно листу бумаги.

Рис. 1.

Для создания эластичных проводников электрического тока группа ученых, возглавляемая профессором Николасом Котовым (Nicholas Kotov), использовала золотые наночастицы, размерами всего в 13 нанометров. Порошок из этих наночастиц был равномерно распределен между двумя слоями полиуретана, а сами частицы были распределены в совершенно случайном порядке. Следовало ожидать, что при таком распределении наночастиц, после растяжения материала они останутся на своем месте, а расстояние между ними увеличится.

Но в реальности этого не произошло. Когда исследователи начали растягивать полиуретан, золотые наночастицы, зажатые между слоями материала, начали перемещаться, формируя длинные замкнутые цепи, способные проводить электрический ток точно также, как и цельный металлический проводник. Материал сохранял свои токопроводящие свойства даже будучи растянутым в шесть раз по отношению к первоначальным размерам. После того, как усилие, прикладываемое к материалу, было снято и он вернулся к своему изначальному виду, наночастицы вернулись на свои прежние места, сохраняя хаотичное распределение в пространстве.

Подробности о данных исследованиях и полученные исследователями результаты были опубликованы в выпуске от 18 июля онлайн-варианта журнала Nature.