Gli scienziati del Laboratorio di Elettronica Organica hanno sviluppato un sensore di calore ultrasensibile che è flessibile, trasparente e stampabile. I risultati hanno il potenziale per un'ampia gamma di applicazioni, dalla guarigione delle ferite e dalla pelle elettronica agli edifici intelligenti.

Il sensore di calore ultrasensibile si basa sul fatto che alcuni materiali sono termoelettrici. Gli elettroni in un materiale termoelettrico si spostano dal lato freddo al lato caldo quando si verifica una differenza di temperatura tra i due lati, e si verifica una differenza di tensione. In questo presente progetto, però, i ricercatori hanno sviluppato un materiale termoelettrico che utilizza ioni come portatori di carica invece di elettroni, e l'effetto è cento volte maggiore.

Un materiale termoelettrico che utilizza elettroni può sviluppare 100 µV/K (microvolt per Kelvin), che deve essere confrontato con 10 mV/K del nuovo materiale. Il segnale è quindi 100 volte più forte, e una piccola differenza di temperatura dà un segnale forte.

I risultati della ricerca, condotto da scienziati del Laboratorio di Elettronica Organica dell'Università di Linköping, Chalmers University of Technology, Stoccarda Media University e l'Università del Kentucky, sono stati pubblicati in Comunicazioni sulla natura .

Dan Zhao, ricercatore presso l'Università di Linköping e uno dei tre principali autori dell'articolo, ha scoperto il nuovo materiale, un elettrolita costituito da un gel di diversi polimeri ionici. Alcuni dei componenti sono polimeri di tipo p, in cui gli ioni caricati positivamente portano la corrente. Tali polimeri sono ben noti da lavori precedenti. Però, ha anche trovato un gel polimerico altamente conduttivo di tipo n, in cui gli ioni caricati negativamente portano la corrente. Finora erano disponibili pochissimi materiali di questo tipo.

Con l'aiuto dei risultati precedenti del lavoro con gli elettroliti per l'elettronica stampata, i ricercatori hanno ora sviluppato il primo modulo termoelettrico stampato al mondo per utilizzare gli ioni come portatori di carica. Il modulo è costituito da rami n e p collegati, dove il numero di connessioni delle gambe determina quanto forte viene prodotto un segnale. Gli scienziati hanno utilizzato la serigrafia per produrre un sensore di calore altamente sensibile, a base di polimeri diversi e complementari. Il sensore di calore ha la capacità di convertire una piccola differenza di temperatura in un segnale forte:un modulo con 36 piedini collegati fornisce 0,333 V per una differenza di temperatura di 1 K.

"Il materiale è trasparente, morbido e flessibile e può essere utilizzato in un prodotto altamente sensibile che può essere stampato e quindi utilizzato su grandi superfici. Le applicazioni si trovano nella guarigione delle ferite, dove viene utilizzata una benda che mostra lo stato di avanzamento del processo di guarigione, e per la pelle elettronica, "dice Dan Zhao.

Un'altra possibile applicazione è nello scambio termico negli edifici intelligenti.