Elektrisk ledende, selvhelende materiale

En gruppe forskere fra University of Texas i Austin, USA, under ledelse af Yu Guihua, skabte et fleksibelt elektrisk kredsløb baseret på en speciel gel, der, hvis den er skåret i to, er fuldstændig selvhelende og genoptager sin originale elektriske ledningsevne.

Den nye gel har en kombination af egenskaber, der ikke tidligere blev mødt sammen, det er fleksibilitet, høj elektrisk ledningsevne og evnen til selvreparation ved stuetemperatur. En sådan løsning åbner en lang række mulige anvendelser: fleksibel elektronik, robotik, elektriske batterier og endda blødt kunstlæder og biomimetiske proteser.

Egenskaberne ved den nye gel tilvejebringes af to gellignende bestanddele af dens stof: en supramolekylær gel (eller "supergel") og en matrix af en ledende polymerhydrogel, hvori den supramolekylære gel indføres. Så de fysiske og kemiske egenskaber for hver komponent kombineres.

Introduceret supergel giver mulighed for selvhelbredelse takket være dens supramolekylære kemiske struktur, hvis særegne er, at ikke individuelle molekyler, men store molekylære forbindelser er strukturbestanddelene.

Disse store understrukturer holdes sammen af ​​kræfter, der er meget mindre end individuelle molekyler, så deres interaktioner, såsom adskillelse, er let reversible. Det viser sig "dynamisk lim", der er i stand til at genforene sig selv under adskillelse.

I mellemtiden tilvejebringer den ledende hydrogel på grund af dens tredimensionelle struktur ledningsevne. Den tredimensionelle struktur letter elektrontransport. Derudover forbedrer hydrogelen, ligesom rygsøjlen, styrken og elasticiteten af ​​den sammensatte gel. Når en supergel indføres i hydrogelmatrixen, strømmer den rundt om hydrogelen på en sådan måde, at den danner et andet netværk, hvilket yderligere forbedrer hybridgelens integritet.

Forskere udførte deres eksperimenter til kontrol af elektriske egenskaber på tynde film af en hybridgel afsat på fleksible plastsubstrater. Undersøgelser har vist, at ledningsevnen for den nye gel er en af ​​de højeste blandt ledende geler og forbliver det takket være gelens evne til selvreparation, selv efter gentagne bøjninger og strækninger.

Forskere har vist, at hvis et elektrisk kredsløb lavet af en hybridgel klippes, så vil det efter et minut komme sig igen, og den elektriske ledningsevne vil være den samme som før udskæringen. Dette sker selv efter gentagen opskæring på samme sted.

Ifølge forskere vil den hybridgel, de opfandt, finde mange anvendelser op til implanterbare biosensorer, hvor selvhelende elektroder simpelthen er nødvendige for at sikre enhedens holdbarhed. Gelen kan let bruges til at styrke elektroderne. lithium-ion-batterier høj kapacitet.

Udviklerne af den nye ledende gel er overbeviste om, at deres tilgang til at kombinere supramolekylær kemi med polymernanovidenskab skaber en strategi for udvikling af nye selvhelbredende materialer. De planlægger at udforske de grundlæggende mekanismer for selvhelbredelse for bedre at forstå de vigtigste faktorer med hensyn til ioner af forskellige metaller, geometrien af ​​molekyler, interaktionen af ​​supramolekyler med forskellige opløsningsmidler, og hvordan dette påvirker egenskaberne ved selvheling. Dette vil bidrage til forbedring af nyudviklede materialer.

Lederen for gruppen, Yu.Guihua, bemærkede, at der vil blive lagt særlig vægt på at udvikle strategier i stor skala til fremstilling af selvhelende ledende geler med bedre egenskaber, såsom mekanisk styrke og elasticitet, så brugen af ​​ledende selvhelende geler bliver potentielt muligt på mange forskellige teknologiske områder, herunder elektronik, energi, sikkerhed miljø og sundhed.

Comments

[#1]

Rumfartøjets selvhelende skal er ved at blive en tæt virkelighed. De første landlige "martiere" vil naturligvis flyve i et sådant skib.