文/陳根

通常情況下，在柔性高導(dǎo)電性設(shè)備的研發(fā)制造中，人們會首選金屬材料，因?yàn)槠渚哂辛己玫哪途眯院蛯?dǎo)電性。但是，金屬材料具有剛性且重量較大，這些特性對于柔性的可穿戴系統(tǒng)及人機(jī)接口來說，往往是不可取的。

而水凝膠具有類似組織的柔韌性，可拉伸性，斷裂韌性，離子電導(dǎo)率以及與生物組織的相容性。缺點(diǎn)就是，它們的導(dǎo)電率比較低（<100 S cm-1），往往不能夠用于數(shù)字電路和生物電子。

針對這些問題，卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種水凝膠復(fù)合材料，其具有高電導(dǎo)率（> 350 S cm-1），并且能夠在保持柔順性（楊氏模量<1 kPa）和變形能力的同時(shí)提供直流電。

這種材料通過在經(jīng)典強(qiáng)韌雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠體系聚丙烯酰胺-海藻酸鈉（PAAm-Alg）水凝膠中加入低濃度的銀片，再通過部分脫水，構(gòu)筑水凝膠中銀片滲流網(wǎng)絡(luò)。其所得導(dǎo)電水凝膠導(dǎo)電率達(dá)374 S cm -1，延伸率達(dá)到250%，并且其楊氏模量不超過10kPa，甚至可以媲美人體的脂肪組織。

實(shí)際上，在這之前，相關(guān)人員嘗試過使用具有導(dǎo)電填料的水凝膠復(fù)合材料來增加導(dǎo)電性，結(jié)果卻是水凝膠的柔韌性大打折扣。而現(xiàn)在作為填充物加入水凝膠的銀片，其面厚比大，更容易在低含量時(shí)達(dá)到更高的導(dǎo)電率，所以選其作為復(fù)合材料效果則較令人滿意。

目前，鑒于這種銀片復(fù)合水凝膠的高柔性和高導(dǎo)電率，它可以用來參與制造一些柔性機(jī)器人；未來，該技術(shù)的應(yīng)用還可能包括肌肉疾病和運(yùn)動障礙的治療，例如為中風(fēng)后難以用手指抓握東西的患者以及易顫抖的帕金森癥患者提供幫助。