Elektromosan vezető, öngyógyító anyag

Az USA-ban, a texasi egyetemen dolgozó tudósok egy csoportja Yu Guihua vezetésével egy speciális gélen alapuló rugalmas elektromos áramkört hoztak létre, amely ha ketté van vágva, teljesen öngyógyító és visszanyeri eredeti villamos vezetőképességét.

Az új gélnek olyan tulajdonságainak kombinációja van, amelyekkel korábban még nem feleltek meg: rugalmasság, magas elektromos vezetőképesség és szobahőmérsékleten történő önjavító képesség. Ez a megoldás a lehetséges alkalmazások széles skáláját nyitja meg: rugalmas elektronika, robotika, elektromos akkumulátorok, sőt még puha műbőr és biomimetikus protézisek.

Az új gél tulajdonságait anyagának két gélszerű alkotóeleme biztosítja: egy szupramolekuláris gél (vagy “szupergél”) és egy vezetőképes polimer hidrogél mátrixa, amelybe a szupramolekuláris gél bekerül. Tehát az egyes alkotóelemek fizikai és kémiai tulajdonságai egyesülnek.

A bevezetett supergel képezi az öngyógyulást a szupramolekuláris kémiai szerkezetének köszönhetően, amelynek sajátossága az, hogy a szerkezet alkotóelemei nem egyedi molekulák, hanem nagy molekuláris vegyületek.

Ezeket a nagy alszerkezeteket sokkal kisebb erők tartják össze, mint az egyes molekulák, így kölcsönhatásuk, például elválasztásuk, könnyen megfordíthatóak. Kiderült, hogy "dinamikus ragasztó" képes újraegyesíteni önmagát az elválasztás során.

Eközben a vezetőképes hidrogél, háromdimenziós szerkezete miatt vezetőképességet biztosít. A háromdimenziós szerkezet megkönnyíti az elektronok szállítását. Ezenkívül a hidrogél, akárcsak a gerinc, növeli a kompozit gél szilárdságát és rugalmasságát. Amikor egy szupergélt vezetünk be a hidrogél mátrixba, az úgy áramlik a hidrogél körül, hogy második hálózatot képezzen, tovább növelve a hibrid gél integritását.

A tudósok a rugalmas műanyag hordozókra felvitt hibrid gél vékony filmjeinek elektromos tulajdonságainak ellenőrzésére végezték kísérleteiket. A tanulmányok kimutatták, hogy az új gél vezetőképessége a vezetőképes gélek közül a legmagasabb, és így is marad, mivel a gél képes önjavulásra, még többszöri hajlítás és nyújtás után.

A tudósok bebizonyították, hogy ha hibrid gélből készült elektromos áramkört vágnak le, akkor egy perc múlva visszanyeri magát, és az elektromos vezetőképesség megegyezik a vágás előtt. Ez akkor is megtörténik, ha ugyanazon a helyen ismételten vágják.

A kutatók szerint az általuk feltalált hibrid gél számos alkalmazást fog találni, egészen a beültethető bioszenzorokig, ahol az öngyógyító elektródokra egyszerűen szükség van az eszközök tartósságának biztosításához. A gél könnyen használható az elektródok erősítéséhez. lítium-ion akkumulátorok nagy kapacitás.

Az új vezetőképes gél fejlesztői abban vannak, hogy a szupramolekuláris kémia és a polimer nanotudomány kombinációjának megközelítése stratégiát teremt új öngyógyító anyagok kifejlesztésére. Tervezik az öngyógyulás alapvető mechanizmusainak kutatását annak érdekében, hogy jobban megértsék a különféle fémek ionjaira, a molekulák geometriájára, a szupramolekulák kölcsönhatására a különféle oldószerekkel kapcsolatos kulcstényezőket, és hogy ez hogyan befolyásolja az öngyógyulás jellemzőit. Ez hozzájárul az újonnan kifejlesztett anyagok fejlesztéséhez.

A csoport vezetője, Yu.Guihua megjegyezte, hogy külön erőfeszítéseket kell fordítani az öngyógyító vezető gélek előállításának nagyszabású stratégiáira, amelyek jobb tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például a mechanikai szilárdság és a rugalmasság, így a vezetőképes öngyógyító gélek használata sokféle technológiai területen lehetséges, beleértve az elektronikát, az energiát, a biztonságot. környezet és egészség.