Neues elastisches Material ist undurchlässig für Gase und Flüssigkeiten

Ein wichtiger Schritt, denn schon lange gibt es einen Kompromiss zwischen Elastizität und Gasundurchlässigkeit.

Weiche Materialien sind für Gase sehr durchlässig, wodurch es schwierig ist, dehnbare hermetische Dichtungen herzustellen. Ein oft übersehener Aspekt dehnbarer Elektronik und Technologie ist die Wahl der Materialien, um sie hermetisch zu schützen.

Ein internationales Forscherteam hat eine Technik entwickelt, die flüssiges Metall verwendet, um ein elastisches Material zu erzeugen, das für Gase und Flüssigkeiten undurchlässig ist.

Bei dem neuartigen Verfahren wird eine eutektische Legierung aus Gallium und Indium (EGaIn) verwendet. Unter Eutektikum versteht man eine Legierung mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als ihre Bestandteile. Das EGaIn ist in diesem Fall bei Raumtemperatur flüssig. Die Wissenschaftler erzeugten eine dünne Schicht aus EGaIn und bedeckten diese dann mit einem elastischen Polymer.

Auf der Innenoberfläche des Polymers wurden Glasmikroperlen platziert, um zu verhindern, dass sich die flüssige Beschichtung aus EGaIn ansammelt. Das Ergebnis ist ein mit flüssigem Metall ausgekleideter elastischer Beutel oder eine Hülle, die für Gase und Flüssigkeiten undurchlässig ist.

Indem sie maßen, wie viel flüssiger Inhalt verdampfen und wie viel Sauerstoff aus einem versiegelten Behälter aus dem neuartigen Material entweichen durfte, konnten die Forscher feststellen, wie wirksam das Material war.

Tao Deng, Mitautor und Zhi Yuan Chair Professor an der Shanghai Jiao Tong University, sagte: „Wir haben festgestellt, dass es bei dem neuen Material keinen messbaren Flüssigkeits- oder Sauerstoffverlust gab.“

„Die flüssigen Metalle selbst sind ziemlich teuer. Wir sind jedoch optimistisch, dass wir die Technik optimieren können – beispielsweise indem wir den EGaIn-Film dünner machen –, um die Kosten zu senken. Im Moment würde ein einzelnes Paket ein paar Dollar kosten, aber wir haben nicht versucht, die Kosten zu optimieren, daher gibt es einen Weg, die Kosten zu senken.“

Forscher berichteten, dass das Material in Verpackungen für hochwertige Technologien verwendet werden könnte, die vor Gasen geschützt werden müssen, beispielsweise flexible Batterien.

Michael Dickey, Mitautor einer Arbeit zu dieser Arbeit und Camille & Henry Dreyfus-Professor für Chemie- und Biomolekulartechnik an der North Carolina State University, sagte: „Dies ist ein wichtiger Schritt, da es seit langem einen Kompromiss zwischen Elastizität gibt.“ und undurchlässig für Gase.“

„Dinge, die Gase gut fernhalten konnten, waren in der Regel hart und steif. Und Dinge, die Elastizität boten, ließen Gase durchsickern. Wir haben etwas geschaffen, das die gewünschte Elastizität bietet und gleichzeitig Gase fernhält.“

Die Forscher prüfen derzeit Testmöglichkeiten, um festzustellen, ob das Material eine noch wirksamere Barriere darstellt, als sie bisher zeigen konnten.

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