这是一个简单的想法——甚至可能简单到行不通。

研究科学家詹姆斯·庞德和乔治亚理工学院的化学家和工程师团队认为，他们可以设计出一种透明的聚合物薄膜，它可以像其他常用材料一样有效地导电，同时还具有灵活性，易于在工业规模上使用。

他们只需要从导电元件上去除不导电的材料就可以做到这一点。听起来合乎逻辑，对吧?

由此产生的过程可能产生新型灵活透明的电子设备，比如可穿戴生物传感器、有机光伏电池、虚拟或增强现实显示器和眼镜。

“我们最初的想法是，我们有一种导电元素，我们用一种不导电的材料覆盖它，所以如果我们去掉它会怎样，”庞德说，他在乔治亚理工学院获得了化学博士学位，回国后成为了机械工程研究科学家。“这是一个简单的想法，它有很多地方可能因为不同的原因而失败。但它确实有效，而且比我们预期的要好。”

为了制造一种可以携带电荷的塑料薄膜，化学家们从一种已知的聚合物骨架开始——在这种情况下，是一种被称为PEDOT的流行聚合物，在工业上用于某些配方中。它在导电方面很好，但由于不溶于水，很难在纯态下使用。然而，当侧链添加到PEDOT，它可以溶解和使用像打印墨水或喷漆。这使得它易于使用和应用。不幸的是，这些侧链本质上是蜡质材料，而蜡的导电性并不好。

“如果你考虑导电性，想象一根铜线:它很好，导电。然后用蜡覆盖它，它就不那么导电了;你就会有障碍，”庞德说。“当时的想法是，我们两者都想要:我们想要用于加工的侧链，但我们不想在最终的材料中使用它们。所以，我们添加了侧链，一旦我们完成了加工，我们就可以去掉并清洗掉。”

换句话说，庞德和他的合作者创造了带有侧链的聚合物，将其打印或喷涂，用化学方法切割侧链，然后用普通工业溶剂将其清洗掉。经过最后的转换步骤，结果是一个灵活的，高导电性的薄膜是稳定的，现在不渗透水或其他溶剂。

研究团队横跨机械工程、化学与生物化学、材料科学与工程等领域。今年，他们在两份著名的化学杂志上发表了两项研究成果:首先在《美国化学学会杂志》上描述了这个想法并证明了它的可行性，最近几周，他们在德国顶级化学杂志

《Angewandte Chemie》上发表了一项研究，以优化最大导电性的设计。

化学与生物化学学院教授、两篇论文的合著者之一约翰·雷诺兹(John Reynolds)说:“我们想出了一种方法，制造一种导电率超过每厘米1000西门子(siemens)的聚合物，可以使用简单的工业印刷方法和工业人士喜欢的溶剂进行加工，在导电率的基础上，还具有光学透明度，这个想法对我来说太广阔了。”“我只是对此感到非常兴奋。”

雷诺兹是庞德的博士导师。当庞德在获得博士后奖学金后回到乔治亚理工学院时，他加入了乔治w伍德拉夫机械工程学院副教授Shannon Yee的实验室。由于这些联系，庞德成为了巩固合作的桥梁。该团队通过化学方法开发了这种分子。他们用工程技术来衡量其有效性。

雷诺兹也是材料科学与工程学院的联合任命人员，他说:“詹姆斯基本上在两个阵营都有自己的立场，并充当了这两个团体之间的桥梁。”“这种多学科的研究方法是我11年前来到乔治亚理工学院的原因。我对能够轻松地在理学院和工程学院之间交叉感到兴奋。与香农这样的合作真的很重要，这是佐治亚理工学院成功的原因。”

这个团队已经因为他们的材料吸引了人们的注意，他们称之为PEDOT(OH)。他们正在申请一项专利，并正在与有兴趣获得该技术许可的业内合作者会面，因为该电影有几个关键优势。

“我们设计的这些聚合物具有机械灵活性。有一个叫做生物电子学的领域，人们把电子设备放在皮肤上和植入设备中，机械灵活性是非常重要的。这就是这些材料将发挥作用的地方。”

在平板显示器、光伏、智能窗和其他应用中，最广泛使用的透明导体之一是氧化铟锡。然而，这种材料有一些缺点，雷诺兹说。

他说:“使用氧化铟锡很难制造弯曲和灵活的设备，因为它是一种易碎的材料，会开裂。”“我们设计的这些聚合物具有机械灵活性。有一个叫做生物电子学的领域，人们把电子设备放在皮肤上和植入设备中，机械灵活性是非常重要的。这就是这些材料将发挥作用的地方。”

另一个优势?氧化铟锡必须用于薄膜中，以平衡其制备方式，使其具有最大的导电性和透明度。另一方面，佐治亚理工学院团队的材料可以很容易地加工成厚膜，以保持其导电性。

“一个真正的好处是，你对如何处理材料有很大的控制权，”现在在美国空军研究实验室工作的庞德说。“在我看来，这在工业上最大的好处是，如果你想要20纳米的薄膜，你可以做到。或者如果你想要一微米的薄膜——厚度是500倍——你也可以这么做。你真的有更多的控制力。”

庞德说，其他研究人员已经试验过切断聚合物的侧链来提高导电性，但他们的工作通常只移除了少数链。另外，这一过程并不是他们研究的主要目的。

“这是将正确类型的聚合物主链与正确类型的可破碎链接结合起来，以达到正确的应用”——在这种情况下，高导电性，Ponder说。“在很大程度上，其他研究人员还没有这样做;他们没有切断足够多的链条，也没有使用设计良好的骨架。”

雷诺兹说，该团队的聚合物的简单性是关键:“能够为这种聚合物制作非常简单、直接的主干，这是真正导致高导电性的原因。”

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。