尼龍的又一創(chuàng)新
——透明電子設備的基礎材料

隨著微電子工業(yè)正在轉向可穿戴電子設備和電子紡織品，由鐵電等電子材料組合到尼龍材料的工藝逐漸受到重視。在西方國家研發(fā)項目中，就有試圖將其集成到衣服上的案例。尼龍是一種合成聚合物，20世紀40年代首次用于女性長襪。今天，尼龍是紡織品中使用最廣泛的合成纖維之一。由于它的分子結構中存在一條長鏈的復合分子單位，其中每個復合單元包含氫、氧和氮與碳原子的特定排列，因此歸類于聚合物。

除了在紡織品中的應用外，研究人員還發(fā)現(xiàn)一些尼龍也表現(xiàn)出所謂的“鐵電性能”。這意味著尼龍的正負電荷可消失也可保持。鐵電尼龍材料用于傳感器、執(zhí)行器、存儲器和能量收集裝置。使用聚合物的優(yōu)點是它可在需要的溶劑中液化，因此可在溶液中低成本處理，形成柔性薄膜，這適用于電容器、晶體管和二極管等電子器件，使其鐵電極化并可與電子紡織品整合。歷史上，尼龍被多次重復研究和利用，也出現(xiàn)諸多創(chuàng)新，都產(chǎn)生著不可替代的作用，而用于智能穿戴方面卻很少。盡管多年來尼龍聚合物已被發(fā)現(xiàn)在織物與纖維中具有重要的商業(yè)價值，但是在電子元件中的應用一直受阻，原因是業(yè)界無法通過溶液處理工藝創(chuàng)造出高質量的鐵電尼龍薄膜。

美國MPI-P公司的科學家與古滕貝格美因茨大學和洛茲理工大學的研究人員合作，現(xiàn)已解決了這個困擾研究40年的老問題。他們研發(fā)出一種方法，即將尼龍溶于三氟乙酸和丙酮混合液，然后在真空中固化，以此制備出鐵電尼龍薄膜電容材料。這類尼龍薄膜只有數(shù)百納米厚，比人發(fā)還細100倍。使用這種方法可研發(fā)出非常光滑的薄型薄膜。這是非常重要的研發(fā)成果，它可以防止如電容器常見的電氣故障和電子電路被輕易破壞的問題。利用這一新型的方法，智能穿戴業(yè)界就能研發(fā)出高性能的尼龍電容器?？茖W家對電容器的原型擴展了應力，在數(shù)百萬次操作周期下，鐵電尼龍的循環(huán)和魯棒性得到證明。尼龍薄膜可成為未來柔性電子產(chǎn)品的重要組成部分并在柔性電子設備或服裝電子產(chǎn)品中大行其道。

這些新發(fā)明為多功能織物鋪平了道路，作為覆蓋人類身體的織物同時可以從我們的身體運動中產(chǎn)生電。因此這一發(fā)明被看作尼龍的又一創(chuàng)新。

(據(jù)美國《科技日報》https://www.sciencedaily.com/releases/2019/08/190816191445.htm近期資料）