Elektrik iletken, kendi kendini onaran malzeme

Yu Guihua önderliğinde ABD'nin Austin eyaletindeki Texas Üniversitesi'nden bir grup bilim adamı, ikiye kesildiğinde tamamen kendi kendini iyileştiren ve orijinal elektrik iletkenliğini sürdüren özel bir jele dayanan esnek bir elektrik devresi yarattı.

Yeni jel, daha önce birlikte karşılanmayan özelliklerin bir kombinasyonuna sahiptir, esneklik, yüksek elektrik iletkenliği ve oda sıcaklığında kendi kendine onarım yeteneğidir. Bu çözüm, çok çeşitli olası uygulamaları açar: esnek elektronik, robotik, elektrikli piller ve hatta yumuşak suni deri ve biyomimetik protezler.

Yeni jelin özelliği, maddesinin iki jel benzeri bileşeni tarafından sağlanır: bir supramoleküler jel (veya "süper jel") ve supramoleküler jelin sokulduğu iletken bir polimer hidrojel matrisi. Böylece her bir bileşenin fiziksel ve kimyasal özellikleri birleştirilir.

Sunulan süper jel, moleküler kimyasal yapısı sayesinde kendini iyileştirme kabiliyeti verir, özelliği, yapının bileşen elemanlarının tek tek moleküller değil, büyük moleküler bileşikler olmasıdır.

Bu büyük alt yapılar, ayrı ayrı moleküllerden çok daha küçük kuvvetler tarafından bir arada tutulduğundan, ayırma gibi etkileşimleri kolayca tersine çevrilebilir. Ayrılma sırasında yeniden birleşebilen "dinamik tutkal" ortaya çıkıyor.

Bu arada, iletken hidrojel, üç boyutlu yapısı nedeniyle iletkenlik sağlar. Üç boyutlu yapı elektronların taşınmasını kolaylaştırır. Ek olarak, hidrojel, omurga gibi, kompozit jelin mukavemetini ve elastikiyetini arttırır. Hidrojel matrisine bir süperjel sokulduğunda, hidrojel etrafında ikinci bir ağ oluşturacak şekilde akar ve hibrid jelin bütünlüğünü daha da artırır.

Bilim adamları deneylerini esnek plastik substratlar üzerinde biriken hibrid jelin ince filmleri üzerindeki elektrik özelliklerini kontrol etme konusunda gerçekleştirdiler. Çalışmalar, yeni jelin iletkenliğinin iletken jeller arasında en yükseklerden biri olduğunu ve jelin tekrar tekrar bükülüp gerilmesinden sonra bile kendi kendini onarma yeteneğinden dolayı kaldığını göstermiştir.

Bilim adamları, hibrit bir jelden yapılmış bir elektrik devresi kesilirse, bir dakika içinde kendini toparlayacağını ve elektrik iletkenliğinin kesmeden önceki ile aynı olacağını gösterdiler. Bu, aynı yerde tekrarlanan kesimden sonra bile olur.

Araştırmacılara göre, icat ettikleri hibrid jel, cihazın dayanıklılığını sağlamak için kendiliğinden iyileşen elektrotların gerekli olduğu implante edilebilir biyosensörlere kadar birçok uygulama bulacak. Jel, elektrotları güçlendirmek için kolayca kullanılabilir. lityum iyon piller yüksek kapasite.

Yeni iletken jelin geliştiricileri, supramoleküler kimyayı polimer nanosbilimi ile birleştirmeye yönelik yaklaşımlarının yeni kendi kendini iyileştiren materyaller geliştirmek için bir strateji oluşturduğundan emindir. Çeşitli metallerin iyonları, moleküllerin geometrisi, supramoleküllerin çeşitli solventlerle etkileşimi ve bunun kendi kendini iyileştirme özelliklerini nasıl etkilediğini daha iyi anlamak için kendi kendini iyileştirme temel mekanizmalarını araştırmayı planlamaktadırlar. Bu, yeni geliştirilen malzemelerin geliştirilmesine katkıda bulunacaktır.

Grubun başkanı Yu.Guihua, mekanik mukavemet ve elastikiyet gibi daha iyi özelliklere sahip kendi kendini iyileştiren iletken jeller üretmek için büyük ölçekli stratejiler geliştirmeye özel çabaların harcanacağını, böylece elektronik, enerji, güvenlik dahil olmak üzere birçok farklı teknolojik alanda potansiyel olarak mümkün olacağını kaydetti. çevre ve sağlık.

Comments

[#1]

Uzay aracının kendi kendini iyileştiren kabuğu yakın bir gerçeklik haline geliyor. İlk karasal "Marslılar" açıkçası böyle bir gemide uçacak.