Гибкая электроника не перестает будоражить умы исследователей по всему миру, поскольку все осознают коммерческий потенциал этой области. Однако до сих пор одной из ключевых трудностей продолжает оставаться проблема создания подходящих контактов между рабочими элементами. Одним из перспективных кандидатов на эту роль могли бы быть ленты, полученные из массива МУНТ, однако для этого нанотрубкам, составляющим ленту, надо придать изогнутую форму, чтобы в процессе сгиба подложки обеспечить им необходимое растяжение.

Обычно для такой процедуры исследователи заранее растягивают подложку, на которую затем наносятся провода. После релаксации подложки провод изгибается, приобретая волнообразную форму. Однако такой метод, к сожалению, весьма труднореализуем в промышленном масштабе.

Иной путь к решению сложившейся проблемы предложил коллектив исследователей из университета Северной Каролины. В своей работе они нанесли ленты на поверхность ненапряженной подложки (ПДМС, полидиметилсилоксан).

Рис. 1. Процесс вытягивания ленты МУНТ из массива.

При растяжении подложки наблюдался линейный рост сопротивления, однако во время релаксации эта величина не возвращалась к исходным значениям, а оставалась неизменной. Повторные растяжения до величины первоначальной деформации также оставляли сопротивление неизменным. Подобное поведение наблюдалась в широком диапазоне деформаций – от 0 до 100 %. В чем же причина подобного поведения?

Рис. 2. Внешний вид лент МУНТ (а),
их прозрачность (около 40%) и зависимость
сопротивления от деформации (с).

Ответ на этот вопрос помог анализ оптических микрофотографий, синхронно с анализом ВАХ (вольт – амперных храктеристик). Скольжение нанотрубок относительно подложки вызывает скольжение нанотрубок друг относительно друга, снижая площадь контакта между ними, и, следовательно, приводя к увеличению сопротивления. После релаксации подложки обратного скольжения не происходит, и поэтому площадь контакта (а, следовательно, и сопротивление) остается неизменным. Последующие растяжения приводят лишь к вытягиванию деформированной ленты, что не влияет на величину сопротивления.

Рис. 3. Оптические микрофотографии, на которых отчетливо видно скольжение нанотрубок (подкрашенных для наглядности) по поверхности подложки при растяжении / релаксации.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Yong Zhu, Feng Xu Buckling of Aligned Carbon Nanotubes as Stretchable Conductors: A New Manufacturing Strategy. – Advanced Materials. – 23 JAN 2012; DOI: 10.1002/adma.201103382.*