研究人员开发出不透气体和液体的弹性材料

一个国际研究团队开发了一种技术，该技术使用液态金属来制造一种对气体和液体均不透水的弹性材料。该材料的应用包括用作需要防气体保护的高价值技术的包装，例如柔性电池。

“这是重要的一步，因为长期以来一直在弹性和不透气之间进行权衡，”该论文的共同通讯作者、化学和生物分子工程教授 Michael Dickey 说。在北卡罗来纳州立大学。

“基本上，擅长阻止气体进入的东西往往又硬又硬。具有弹性的东西可以让气体渗出。我们想出了一种既能提供所需弹性又能防止气体进入的东西。”

新技术利用了镓和铟的共晶合金 (EGaIn)。共晶意味着合金的熔点低于其组成部分。在这种情况下，EGaIn 在室温下是液态的。研究人员制作了一层 EGaIn 薄膜，并将其包裹在弹性聚合物中。聚合物的内表面镶嵌着微型玻璃珠，可防止 EGaIn 液膜聚集。最终结果基本上是一个内衬液态金属的弹性袋或护套，不允许气体或液体进出。

研究人员通过评估新材料允许液体内容物蒸发的程度以及允许氧气从由该材料制成的密封容器中泄漏的程度来测试新材料的有效性。

“我们发现新材料没有可测量的液体或氧气损失，”共同通讯作者、上海交通大学致远讲座教授邓涛说

研究人员还意识到与制造新材料相关的成本。

“液态金属本身相当昂贵，”邓说。“然而，我们乐观地认为我们可以优化该技术——例如，使 EGaIn 薄膜更薄——以降低成本。目前，单个包裹的成本为几美元，但我们并未尝试针对成本进行优化，因此存在降低成本的途径。”

研究人员目前正在探索测试选项，以确定这种材料是否真的是一种比他们迄今为止能够展示的更有效的屏障。

“基本上，我们已经达到了可用测试设备的极限，”迪基说。

“我们也在寻找行业合作伙伴来探索这项工作的潜在应用。与软电子产品一起使用的柔性电池是一个明显的应用，但其他使用液体或对氧气敏感的设备也将从这项技术中受益。”

这篇名为“用于可拉伸系统的液态金属基软密封件”的论文将于本周发表在《科学》杂志上。该论文的共同第一作者是上海交通大学前NC State访问学者沉庆辰;Man Hou Vong，博士 北卡罗来纳州立大学的学生;以及上海交通大学的 Modi Jiang、Ruitong Wang 和 Kexian Song。该论文的共同通讯作者是Dickey;邓; 上海交通大学温尚;和 A123 Systems 的 Jun Wang。共同作者包括 Febby Krisnadi，博士。北卡罗来纳州立大学的学生;Woojing Jung，前北卡罗来纳州立大学访问学者;以及上海交通大学的 Ruyu Kan、Feiyu Zheng、Benwei Fu、Peng Tao、Chengyi Song 和 Guoming Weng，以及 A123 系统的 Bo Peng。