美國哈佛大學一個研究小組本月29日宣布，他們在實驗室中造出了可拉伸且全透明的離子導體，能在一萬赫茲以上的頻率及一萬伏以上的電壓下工作。這種離子導體在醫學、柔性機器人和柔性光學器件等領域有著廣闊的應用前景。伸縮性導體可應用在生物醫學等多個領域，成為業界研究熱點。但現有伸縮性導體大多是電子導體，盡管它們具有良好的導電性與拉伸性，但在高頻高壓或在高度變形的情況下工作，導電性能將受較大影響，此外透明度與生物相容性都不及離子導體。
研究小組負責人、哈佛大學應用科學與工程學院鎖志剛教授在接受采訪時說，他們用鹽水與高分子聚合物網絡相結合，做成水凝膠離子導體。在水凝膠里，水使離子導電，聚合物網絡則提供固體形狀。“我們的水凝膠像果凍和涼粉，但是可拉伸性極強，可拉伸5倍以上。”他們用水凝膠做了一系列器件，包括一個全透明大變形傳感器以及一個透明的揚聲器，可放各種音量的音樂。
對于這個已發表在《科學》雜志上的成果，鎖志剛說，使用離子導體制作器件，通常會遇到兩個困難：一是高電壓會引起電化學反應，二是離子比電子大、重，移動速度慢得多，造成離子導體的導電系數要比許多電子導體低很多。他們用絕緣橡膠解決了這兩個難題。
鎖志剛解釋說，在他們的器件中，用絕緣橡膠夾在兩層離子導體之間，從而能控制電壓接口，杜絕了電化學反應出現。與此同時，橡膠層作為電容器，只要有很少量電荷就可導致很大的變形。由于它的電容很小，因此器件的頻率可以極高，這樣就可用離子導體做高頻器件，而不受導電系數問題限制。
對于離子導體的意義，鎖志剛說，離子導體的多樣性將為各種應用提供更多選擇。比如，現代醫學需要電子器件直接接觸皮膚、心臟及大腦，可拉伸、透明且具有生物相容性的離子導體就可能比電子導體更適合。
鎖志剛承認，水凝膠作為離子導體有其缺陷，包括水分容易蒸發從而變得干燥等。因此他們下一步計劃研制不易揮發的離子導體。此外，他們還計劃用離子導體造出柔性機器人的控制元件與生物醫學器件。
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本文標題：美研發能拉伸離子導體：可制造柔性機器人
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