機能的な常温高伝導性複合材料と新しい3Dプリント戦略

機能的な常温高伝導性複合材料と新しい3Dプリント戦略
出典: ポリマーテクノロジー

南極熊紹介:3Dプリントされた導電性複合材料は、電子情報デバイスのカスタマイズ可能な製造を実現できます。フレキシブルエレクトロニクス、センサー、神経カテーテル、ウェアラブルデバイスなどの分野におけるその潜在的な応用は、国内外の研究者から広く注目を集めています。しかし、理想的な機能を持つ室温で高伝導性の 3D プリント材料の開発は、この分野では依然として課題となっています。

この目的のため、ハルビン工業大学のLeng Jinsong教授チームとモントリオール工科大学のDaniel Therriault教授チームが協力し、金属化カーボンナノファイバーとコアシェル構造および形状記憶ポリマーを組み合わせることで、高効率で多機能な導電性複合材料の製造戦略を提案し、その3Dプリント構造のエレクトロニクス分野への応用を実証しました。金属銀コーティングカーボンナノファイバーは、カーボンナノファイバーの高アスペクト比と金属銀の優れた電気特性を効果的に組み合わせた新しいタイプの複合導電性繊維であると報告されています。この2つの相乗効果により、複合材料は後処理なしで最大2.1×10 5S/mの電気伝導率を発揮できます。外部刺激に対して機能的な反応を生み出すことができる熱可塑性形状記憶ポリマー材料は、複合材料の 3D 印刷性能を向上させるだけでなく、印刷された構造に能動変形というインテリジェントな特性を与えることもできます。研究により、この新しい複合材料は、支持材料を必要とせずに、室温でさまざまな複雑な構造(自立構造を含む)の直接書き込み 3D プリントを実現できることが示されています。さらに注目すべき点は、材料の形状記憶効果に基づいて、準備された 3D プリント構造が低電圧 (1V) で高速応答の電気駆動動作を示すことができることです。彼らはこの新しい導電性複合材料を使用して、さまざまな3Dプリント高性能電子デバイスを準備し、導電性部品、センサー、電磁シールド、ソフトロボットの分野で複数のナノ複合材料と3Dプリントの相乗効果の組み合わせの優れた応用可能性を十分に実証しました。

図 1. 3D プリントされた高導電性 Ag@CNFs/PLA 複合材料図 2. Ag@CNFs/PLA 複合材料の導電性特性図 3. 歪みセンサーおよび電磁シールド用の 3D プリントされた Ag@CNFs/PLA 複合材料図 4. 電気駆動スマートグリッパー用の 3D プリントされた Ag@CNFs/PLA 複合材料関連する研究結果は、国際的なトップジャーナルである ACS Applied Materials & Interfaces (IF: 8.456) に「高導電性および形状記憶アプリケーション向けのハイブリッドナノファイバーベースのナノ複合材料の直接 3D プリント」というタイトルで掲載されました。ハルビン工業大学のLeng Jinsong教授とモントリオール工科大学のDaniel Therriault教授がこの論文の責任著者です。Wei Hongqiu博士がこの論文の第一著者であり、現在はノースウェスタン大学の若手教師です。

論文リンク:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b04245




機能、機能性、室温、高温、導電性

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