来源:科技日报
【资料图】
申清臣 科技日报记者 王春
近日,上海交通大学材料科学与工程学院邓涛教授和尚文副研究员课题组联合美国北卡罗来纳州立大学Michael D.Dickey教授课题组和A123系统研发中心的王浚博士历经3年多的合作努力,在柔性封装材料与技术领域取得了重要突破。相关研究成果发表在《Science》上。
该工作通过构建微米玻璃球阵列支撑的液态金属柔性密封复合材料,解决了传统封装材料无法同步兼顾可拉伸和高气密性的难题,并设计构筑了可无线通信的柔性封装系统,实现了可拉伸锂离子电池、柔性气液相变传热器件、多功能柔性器件的稳定可靠封装,展示了其在柔性能源、电子信息及生物医学等领域中的广阔应用前景。
研究成果刊发。上海交通大学供图
近年来,人类社会的智能化引领了柔性可穿戴器件的飞速发展。高性能密封材料可以防止外部破坏性气体/液体的渗入以及内部活性物质的流失,对于保障柔性器件的长期稳定运行至关重要。然而,目前已有的封装材料无法同时兼顾密封性能与可拉伸性能。
针对这一挑战,研究团队设计制备了基于液态金属的复合封装材料,通过将常见液态金属镓铟共晶合金(EGaIn)与弹性体材料复合,并巧妙地利用微米玻璃球阵列作为支撑体防止该封装材料在变形过程中塌陷而引起密封性能的衰减,开发了一种高气密性、可拉伸、能集成无线通讯功能的封装材料,测得其氧透过系数接近于金属铝,比传统硅胶弹性体材料低8个数量级以上。
研究团队应用该液态金属密封复合材料对基于水系电解质的可拉伸锂离子电池进行封装和性能测试。测试发现,在自然未拉伸状态下,封装的锂离子电池可逆容量为105.5mAh/g,经500次充放电循环后,仍可保持72.5%的初始容量,而传统弹性体封装的电池在循环约160次后则完全失效;在20%拉伸应变状态下,液态金属复合材料封装的电池容量仍可维持在105.0mAh/g,且在拉伸、弯曲、扭曲等变形状态下,其恒流充放电曲线和相应的容量都几乎保持不变。因而,此类器件作为可拉伸电子器件中的储能组件潜力巨大。
此外,研究团队还发现液态金属封装复合材料对乙醇等常用有机溶剂也具有优异的密封效果。团队设计制备了以乙醇为工质的可拉伸气液相变传热器件,研究结果表明,在拉伸和加热状态下,该封装后的器件的有效导热率可稳定维持在300W/(m·K)以上,有望为柔性电子器件热管理提供全新可靠的解决方案。
针对液态金属材料因自身具有电磁屏蔽效应而会限制封装器件与外界的无线通信的功能这一问题,研究团队进一步提出了分隔式结构设计,通过在液态金属封装系统中引入电磁波信号传输窗口,在保持原有优异可拉伸性能和高气密性能的前提下,赋予了封装系统可无线通讯的功能,由此更进一步拓展了液态金属复合材料在多功能电子器件封装领域的应用。
这项工作得到了国家自然科学基金委、上海市教委创新项目等资助。
还在苦苦寻找优秀经典的名言吗?为大家整理的关于法律的名言警句
关于法律的名言警句(精选220句)在日常学习、工作或生活中,大家都有令自己印象深刻的名言吧,巧用名言有助于我们正确对待学习、生活、成长
怎样写方案才更能起到其作用呢?整理的项目合作实施方案
项目合作实施方案5篇为保证事情或工作高起点、高质量、高水平开展,往往需要预先进行方案制定工作,方案指的是为某一次行动所制定的计划类
楚辞影响最大的作品 《离骚》全文对照翻译
《离骚》全文对照翻译《离骚》是屈原的代表作,创作于楚怀王时期屈原遭谗被疏之时,是楚辞影响最大的作品。下面是《离骚》全文对照翻译...
写申请书时理由总是不够充分?为大家整理的退学申请书
退学申请书(精选12篇)在一步步向前发展的社会中,申请书在现实生活中使用广泛,申请书不同于其他书信,是一种专用书信。写申请书时理由总是
都有哪些类型的话语呢?为大家收集的感恩老师的话精选150句
感恩老师的话在生活、工作和学习中,越来越多人喜欢发表话语,话语是特定社会语境中人与人之间从事沟通的具体言语行为。那么都有哪些类...
关于我们 加入我们 联系我们 商务合作 粤ICP备18023326号-32
中国创氪网 www.chuanganwang.cn 版权所有
投稿投诉联系邮箱:85 572 98@qq.com