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柯林斯和一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出可以提高導(dǎo)電塑料的性能的方法，用該方法制得的導(dǎo)電塑料應(yīng)用到傳感器中可植入人體，且靈敏度優(yōu)于過(guò)去檢測(cè)和記錄大腦神經(jīng)元信號(hào)的傳感器。
柯林斯說(shuō)：“因?yàn)檫@個(gè)材料是具備生物可相容性的，因此它可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)療植入材料和人造組織技術(shù)方面。用這種聚合物或其他類似材料構(gòu)成的電路，可能嵌入傳感器，顯示器，甚至是供能元器件中;也許某天還會(huì)使機(jī)器人在觸覺(jué)、視覺(jué)甚至運(yùn)作方面都像生物實(shí)體一樣。”
導(dǎo)電塑料，或者聚合物，相對(duì)來(lái)說(shuō)是一種較新的材料。它的前身常見(jiàn)于以有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)為基礎(chǔ)的電視機(jī)和手機(jī)中。與金屬基器件和電路不同，這種聚合物是靈活柔性化的、易于大批量生產(chǎn)和生物可相容性的。
這種導(dǎo)電塑料是以地球中豐富的元素(碳，氮和氧)為原材料制造而成的，并且它還可以使用“油墨打印”的方法制得。柯林斯研究的這種材料還有另外兩個(gè)很重要的特質(zhì)：它們可以傳輸電子和離子信號(hào)，這種信號(hào)是大腦中神經(jīng)元的傳遞的主要方式。這些特質(zhì)對(duì)于電池中的材料是也至關(guān)重要的。
到目前為止，聚合物基電子材料一直缺乏深入理解，他們的納米結(jié)構(gòu)如何影響性能?如何優(yōu)化性能?因?yàn)樗麄兪怯傻兔芏鹊奶己推渌⒘吭亟M成，而且在納米尺度上很難研究。
柯林斯說(shuō)：“為了得到可與大腦連接，且足夠靈敏的材料來(lái)探測(cè)微弱的神經(jīng)活動(dòng)離子信號(hào)，然后將這些信號(hào)轉(zhuǎn)化為可被計(jì)算機(jī)解讀的電信號(hào)。但遺憾的是，幾乎沒(méi)有這種無(wú)毒商業(yè)材料能夠做到。我們的研究可能是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電高分子材料在未來(lái)設(shè)備的發(fā)展的關(guān)鍵。”
優(yōu)化最佳的材料性能
柯林斯研究物理納米結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電聚合物電氣性能之間的關(guān)系。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的研究員研制的一種新穎的共振光散射技術(shù)可以獨(dú)特的檢測(cè)到納米聚合物材料分子的排列。使用這種技術(shù)，他可以揭示如何控制和定制分子的排列。在勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，他的工作是指揮使用先進(jìn)的光源。在法國(guó)Ecole Nationale Supe′rieure des Mines生物電子學(xué)的合作者使用一種新的方法分別測(cè)量電子和離子導(dǎo)電性，以確定哪些分子的構(gòu)型表現(xiàn)最好的。
柯林斯說(shuō)：“基于這些材料的設(shè)備可能引起醫(yī)學(xué)突破類似于肢體復(fù)活的最新報(bào)告(俄亥俄州的Ian Burkhart通過(guò)植入新的神經(jīng)元植入物，癱瘓五年的手指再次活動(dòng)。)。我們探測(cè)聚合物納米結(jié)構(gòu)和性能的能力，在一系列新技術(shù)下可以優(yōu)化材料性能。”
這種材料也可用于更好的下一代電池儲(chǔ)能技術(shù)，也可能應(yīng)用于未來(lái)其他方面。
該研究成果已發(fā)表在Nature Communication月版上。
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