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yexuqing木蟲之王 (文學泰斗)
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液態(tài)金屬新材料兼具拉伸性與氣密性
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液態(tài)金屬新材料兼具拉伸性與氣密性 2023-02-08 來源： 中國科學報 劉如楠【字體：大 中 小】語音播報 研究概念圖。課題組供圖 近日，上海交通大學材料科學與工程學院教授鄧濤團隊、副研究員尚文團隊等通過構(gòu)建微米玻璃球陣列支撐的液態(tài)金屬柔性密封復(fù)合材料，解決了傳統(tǒng)封裝材料無法同時兼顧可拉伸和高氣密性的難題。相關(guān)研究成果2月3日發(fā)表于《科學》。 高性能密封材料可以防止外部破壞性氣體/液體的滲入和內(nèi)部活性物質(zhì)的流失，對于保障柔性器件的長期穩(wěn)定運行至關(guān)重要。然而，目前已有的封裝材料無法同時兼顧密封性能與可拉伸性能。例如，金屬、陶瓷薄膜封裝材料氣密性好，但不具備可拉伸性；柔性彈性體封裝材料可拉伸性能優(yōu)良，但氣密性差；傳統(tǒng)金屬、陶瓷與彈性體復(fù)合的封裝材料可拉伸性能與密封性能往往相互制約，無法滿足先進柔性器件的可靠封裝需求。 針對這一挑戰(zhàn)，研究團隊設(shè)計制備了基于液態(tài)金屬的復(fù)合封裝材料，通過將常見液態(tài)金屬鎵銦共晶合金（EGaIn）與彈性體材料復(fù)合，并巧妙利用微米玻璃球陣列作為支撐體，防止該封裝材料在變形過程中塌陷而引起密封性能的衰減，開發(fā)了一種高氣密性、可拉伸、能集成無線通信功能的封裝材料。 論文共同第一作者、上海交通大學博士申清臣介紹，研究團隊應(yīng)用該液態(tài)金屬密封復(fù)合材料，對基于水系電解質(zhì)的可拉伸鋰離子電池進行封裝和性能測試發(fā)現(xiàn)，在自然未拉伸狀態(tài)下，封裝的鋰離子電池可逆容量為105.5 mAh/g，經(jīng)500次充放電循環(huán)后仍可保持72.5%的初始容量，而傳統(tǒng)彈性體封裝的電池在循環(huán)約160次后完全失效；在20%拉伸應(yīng)變狀態(tài)下，電池容量仍可維持在105.0 mAh/g，且在拉伸、彎曲、扭曲等變形狀態(tài)下，其恒流充放電曲線和相應(yīng)容量幾乎保持不變。這表明此類器件作為可拉伸電子器件中的儲能組件潛力巨大。 此外，研究團隊還發(fā)現(xiàn)液態(tài)金屬封裝復(fù)合材料對乙醇等常用有機溶劑也具有優(yōu)異的密封效果。這有望為柔性電子器件熱管理提供全新、可靠的解決方案。 相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/science.ade7341 |
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