I ricercatori in Cina hanno realizzato un nuovo materiale conduttivo ibrido, in parte polimero elastico, parte di metallo liquido, che può essere piegato e allungato a piacimento. I circuiti realizzati con questo materiale possono assumere la maggior parte delle forme bidimensionali e sono anche atossici. Il lavoro appare il 14 giugno sulla nuova rivista interdisciplinare iScience .
"Queste sono le prime elettroniche flessibili che sono allo stesso tempo altamente conduttive ed estensibili, completamente biocompatibile, e in grado di essere fabbricato comodamente su tutte le scale di dimensioni con precisione di micro-funzioni, ", afferma l'autore senior Xingyu Jiang, un professore presso il Centro nazionale per le nanoscienze e la tecnologia. "Riteniamo che avranno ampie applicazioni sia per l'elettronica indossabile che per i dispositivi impiantabili".
Il materiale che i ricercatori hanno modellato è chiamato conduttore di metallo-polimero (MPC), così chiamato perché è una combinazione di due componenti con proprietà molto diverse ma ugualmente desiderabili. I metalli in questo caso non sono solidi conduttivi familiari, come il rame, d'argento, o oro, ma piuttosto gallio e indio, che esistono come spessi, liquidi sciropposi che lasciano ancora scorrere l'elettricità. I ricercatori hanno scoperto che l'inclusione di globi di questa miscela di metallo liquido all'interno di una rete di supporto di polimeri a base di silicone ha prodotto materiali meccanicamente resilienti con una conduttività sufficiente per supportare circuiti funzionanti.
Da vicino, la struttura dell'MPC può essere paragonata a isole rotonde di metallo liquido che galleggiano in un mare di polimeri, con un mantello di metallo liquido sottostante per garantire la piena conduttività. I ricercatori hanno testato con successo diverse formulazioni di MPC in una varietà di applicazioni, compresi in sensori per guanti da tastiera indossabili e come elettrodi per stimolare il passaggio del DNA attraverso le membrane delle cellule vive.
"Le applicazioni dell'MPC dipendono dai polimeri, " dice il primo autore Lixue Tang, uno studente laureato nel gruppo di ricerca di Jiang. "Fondiamo polimeri superelastici per realizzare MPC per circuiti estensibili. Usiamo polimeri biocompatibili e biodegradabili quando vogliamo MPC per dispositivi impiantabili. In futuro, potremmo persino costruire robot morbidi combinando polimeri elettroattivi".
In linea di principio, gli autori affermano che il loro metodo per la produzione di MPC, che prevede la serigrafia e la modellazione microfluidica, può ospitare qualsiasi geometria bidimensionale, oltre a diversi spessori e proprietà elettriche, a seconda delle concentrazioni degli inchiostri metallici liquidi da spruzzare. Questa versatilità potrebbe portare direttamente a desiderabili applicazioni biomediche, come cerotti flessibili per identificare e mitigare le malattie cardiache.
"Volevamo sviluppare materiali biocompatibili che potessero essere utilizzati per costruire dispositivi indossabili o impiantabili per la diagnosi e il trattamento delle malattie senza compromettere la qualità della vita, e crediamo che questo sia un primo passo verso il cambiamento del modo in cui vengono gestite le malattie cardiovascolari e altre afflizioni, "dice Jiang.
