近期，美国北卡罗来纳州立大学(NCSU)的一组研究人员开发出了一种新材料，不仅具有弹性，而且不受气体和液体的影响，这是此类材料常见的缺点，而这可能对制造柔性电池或可穿戴电子设备很有用。
不难想象，高性能密封材料可以防止外部破坏性气体/液体的渗入和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。
例如，金属、陶瓷薄膜封装材料气密性好，但不具备可拉伸性；柔性弹性体封装材料可拉伸性能优良，但气密性差；而传统金属、陶瓷与弹性体复合的封装材料可拉伸性能与密封性能往往相互制约，无法满足先进柔性器件的可靠封装需求。
但在上述新的研究中，北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种可以同时做到这两点的新材料。这种材料的关键是一种被称为共晶镓和铟(EGaIn)的合金，它是由这两种软金属组成的，在室温下是液体。
据了解，镓铟已被证明是一种多功能的材料，近年来它被用作碳捕获催化剂、可溶解的植入物以及可拉伸和可扭曲的电子设备。
为了制造他们的新材料，研究小组将一层薄薄的EGaIn包裹在一种弹性聚合物中。在聚合物的内部是一系列微小的玻璃珠，它们使EGaIn不会聚集在一个地方。这使得这种新材料成为一种有弹性的柔性聚合物，它的液态金属中心能有效地防止气体和液体通过。
在对这种材料有效性的测试中，研究小组测量了液态金属是否会随着时间蒸发，以及氧气是否会从由聚合物制成的密封容器中逸出。在这两种情况下，都没有检测到液体或气体的损失，这表明它是一个有效的屏障。
在更详细的实验中，研究人员测试了聚合物在可拉伸电子设备(包括电池和传热系统)中作为封装材料的效果。再一次，聚合物帮助两种设备都能很好地发挥各自的作用，保持电池的容量超过500次循环，并增加了传热系统的热导率。
最后，该团队在聚合物上添加了一个信号传输窗口，并证明它也可以用来让无线信号通过。综上所述，这些实验表明，这种灵活的、非渗透性的材料可以有一系列的应用。他们的研究成果已于近期发表在了《科学》杂志上。
不过，EGaIn有一个十分明显的缺点：成本相对昂贵。但该团队表示，应该还有优化材料以降低成本的空间，因为成本并不是这项研究的重点。他们建议的一种方法是使用更薄的EGaIn薄膜。
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（文章来源：科创板日报）
