陳根：銀片複合水凝膠——兼具高柔韌性、高導電性_風聞

文/陳根

通常情況下，在柔性高導電性設備的研發製造中，人們會首選金屬材料，因為其具有良好的耐久性和導電性。**但是，金屬材料具有剛性****且重量較大，**這些特性對於柔性的可穿戴系統及人機接口來説，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，離子電導率以及與生物組織的相容性。缺點就是，它們的導電率比較低（<100 S cm-1），往往不能夠用於數字電路和生物電子。

針對這些問題，卡內基·梅隆大學教授團隊研發了一種水凝膠複合材料，其****具有高電導率（> 350 S cm-1），並且能夠在保持柔順性（楊氏模量<1 kPa）和變形能力的同時提供直流電。

這種材料通過在經典強韌雙網絡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，再通過部分脱水，構築水凝膠中銀片滲流網絡。其****所得導電水凝膠導電率達374 S cm -1，延伸率達到250%，並且其楊氏模量不超過10kPa，甚至可以媲美人體的脂肪組織。

實際上，在這之前，相關人員嘗試過使用具有導電填料的水凝膠複合材料來增加導電性，結果卻是水凝膠的柔韌性大打折扣。**而現在作為填充物加入水凝膠的銀片，其面厚比大，更容易在低含量時達到更高的導電率，**所以選其作為複合材料效果則較令人滿意。

目前，鑑於這種銀片複合水凝膠的高柔性和高導電率，它可以用來參與制造一些柔性機器人；未來，該技術的應用還可能包括肌肉疾病和運動障礙的治療，例如為中風後難以用手指抓握東西的患者以及易顫抖的帕金森症患者提供幫助。