Elektrisk ledende, selvhelbredende materiale

En gruppe forskere fra University of Texas i Austin, USA, under ledelse av Yu Guihua, opprettet en fleksibel elektrisk krets basert på en spesiell gel, som, hvis den kuttes i to, er fullstendig selvheling og gjenopptar sin opprinnelige elektriske ledningsevne.

Den nye gelen har en kombinasjon av egenskaper som ikke tidligere ble møtt sammen, det er fleksibilitet, høy elektrisk ledningsevne og evnen til selvreparasjon ved romtemperatur. Denne løsningen åpner for et bredt spekter av mulige bruksområder: fleksibel elektronikk, robotikk, elektriske batterier og til og med mykt kunstskinn og biomimetisk proteser.

Egenskapen til den nye gelen tilveiebringes av to gel-lignende bestanddeler av dens substans: en supramolekylær gel (eller "supergel"), og en matrise av en ledende polymerhydrogel hvori den supramolekylære gelen føres inn. Så de fysiske og kjemiske egenskapene til hver komponent kombineres.

Introdusert supergel gir muligheten til selvhelbredelse, takket være dens supramolekylære kjemiske struktur, hvis særegne er at ikke individuelle molekyler, men store molekylære forbindelser er strukturelementene i strukturen.

Disse store understrukturene holdes sammen av krefter som er mye mindre enn individuelle molekyler, så deres interaksjoner, for eksempel separasjon, er lett reversible. Det viser seg "dynamisk lim", i stand til å gjenforene seg selv under separasjon.

I mellomtiden gir den ledende hydrogel, på grunn av dens tredimensjonale struktur, konduktivitet. Den tredimensjonale strukturen letter transporten av elektroner. I tillegg forbedrer hydrogelen, som ryggraden, styrken og elastisiteten til komposittgelen. Når en supergel blir introdusert i hydrogelmatrisen, flyter den rundt hydrogelen på en slik måte at den danner et andre nettverk, noe som forbedrer hybridgelens integritet ytterligere.

Forskere gjennomførte sine eksperimenter for å sjekke elektriske egenskaper på tynne filmer av en hybridgel avsatt på fleksible plastsubstrater. Studier har vist at konduktiviteten til den nye gelen er en av de høyeste blant ledende geler, og forblir det takket være gelens evne til selvreparasjon selv etter gjentatt bøying og tøyning.

Forskere har vist at hvis en elektrisk krets laget av en hybridgel blir kuttet, så vil den om et minutt gjenopprette seg selv, og den elektriske ledningsevnen vil være den samme som før kuttet. Dette skjer selv etter gjentatt kutting på samme sted.

Ifølge forskere vil hybridgelen de oppfant finne mange bruksområder, opp til implanterbare biosensorer, hvor selvhelbredende elektroder ganske enkelt er nødvendige for å sikre enhetens holdbarhet. Gelen kan lett brukes til å styrke elektrodene. litiumionbatterier høy kapasitet.

Utviklerne av den nye ledende gelen er sikre på at deres tilnærming til å kombinere supramolekylær kjemi med polymer nanovitenskap skaper en strategi for å utvikle nye selvhelbredende materialer. De planlegger å utforske de grunnleggende mekanismene for selvhelbredelse for bedre å forstå nøkkelfaktorene angående ioner av forskjellige metaller, geometrien til molekyler, interaksjonen av supramolekyler med forskjellige løsemidler, og hvordan dette påvirker egenskapene til selvhelbredelse. Dette vil bidra til forbedring av nyutviklede materialer.

Lederen for gruppen, Yu.Guihua, bemerket at spesiell innsats vil bli lagt ned på å utvikle storskala strategier for å produsere selvhelende ledende geler med bedre egenskaper, som mekanisk styrke og elastisitet, slik at bruk av ledende selvhelbrende geler blir potensielt mulig på mange forskjellige teknologiske områder, inkludert elektronikk, energi, sikkerhet miljø og helse.

Comments

[#1]

Det selvhelende skallet på romskip blir en nær virkelighet. De første landlige "martianerne" vil åpenbart fly i et slikt skip.