(Phys.org)—Gli scienziati hanno fabbricato un circuito elettrico flessibile che, quando tagliato in due pezzi, può riparare se stesso e ripristinare completamente la sua conduttività originale. Il circuito è costituito da un nuovo gel che possiede una combinazione di proprietà che tipicamente non si vedono insieme:alta conducibilità, flessibilità, e l'autoguarigione a temperatura ambiente. Il gel potrebbe potenzialmente offrire un'auto-guarigione per una varietà di applicazioni, compresa l'elettronica flessibile, robotica morbida, pelli artificiali, protesi biomimetiche, e dispositivi di accumulo di energia.

I ricercatori, guidato da Guihua Yu, un assistente professore presso l'Università del Texas ad Austin, hanno pubblicato un articolo sul nuovo gel autorigenerante in un recente numero di Nano lettere .

Le proprietà del nuovo gel derivano dalla sua composizione ibrida di due gel:un gel supramolecolare, o "supergel", viene iniettato in una matrice di idrogel polimerico conduttivo. Come spiegano i ricercatori, questa strategia "guest-to-host" consente di combinare le caratteristiche chimiche e fisiche di ciascun componente.

Il supergelo, o l'"ospite, " fornisce la capacità di autoguarigione grazie alla sua chimica supramolecolare. Come assemblaggio supramolecolare, è costituito da grandi subunità molecolari piuttosto che da singole molecole. Per le sue grandi dimensioni e struttura, l'insieme è tenuto insieme da interazioni molto più deboli rispetto alle molecole normali, e queste interazioni possono anche essere reversibili. Questa reversibilità è ciò che conferisce al supergel la sua capacità di agire come una "colla dinamica" e di riassemblarsi.

Nel frattempo, il polimero conduttivo idrogel, o "l'ospite, " contribuisce alla conduttività grazie alla sua rete 3D nanostrutturata che promuove il trasporto di elettroni. Come la spina dorsale del gel ibrido, il componente idrogel ne rafforza inoltre la forza e l'elasticità. Quando il supergel viene iniettato nella matrice idrogel, si avvolge intorno all'idrogel in modo tale da formare una seconda rete, rafforzando ulteriormente il gel ibrido nel suo insieme.

Nei loro esperimenti, i ricercatori hanno fabbricato film sottili del gel ibrido su substrati di plastica flessibili per testare le loro proprietà elettriche. I test hanno dimostrato che la conducibilità è tra i valori più alti dei gel ibridi conduttivi, e viene mantenuto grazie alla proprietà di autoguarigione anche dopo ripetuti piegamenti e stiramenti. I ricercatori hanno anche dimostrato che, quando un circuito elettrico fatto di gel ibrido viene interrotto, il circuito impiega circa un minuto per autoripararsi e recuperare la sua conduttività originale. Il gel si autoguarisce anche dopo essere stato tagliato più volte nella stessa posizione.

I ricercatori hanno spiegato che il materiale conduttivo autorigenerante ha una varietà di potenziali applicazioni.

"Il gel conduttivo autorigenerante che abbiamo sviluppato può essere applicato in molte aree tecnologiche, dall'elettronica flessibile/estensibile, pelli artificiali, dispositivi di accumulo e conversione dell'energia, ai dispositivi biomedici, " Yu ha detto Phys.org . "Per esempio, il gel può essere potenzialmente utilizzato in biosensori impiantabili come elettrodi flessibili ma auto-riparabili, garantire la durata di questi dispositivi. E nei dispositivi energetici, Per esempio, il gel può fungere da materiale legante per elettrodi avanzati per batterie in batterie agli ioni di litio ad alta densità in cui gli elettrodi ad alta capacità possono subire sostanziali variazioni di volume".

I ricercatori sperano inoltre che, combinando la chimica supramolecolare e la nanoscienza polimerica, i gel ibridi risultanti possono fornire un'utile strategia per la progettazione di nuovi materiali autorigeneranti.

"Stiamo progettando di indagare i meccanismi fondamentali delle proprietà di autoguarigione dei gel supramolecolari e di comprendere meglio come i diversi fattori chiave, come diversi ioni metallici, le geometrie delle molecole, e le interazioni tra la supramolecola e diversi solventi, influenzare le caratteristiche di autoguarigione, " Yu ha detto. "Una comprensione fondamentale più profonda consentirà di sviluppare materiali migliori. Nel frattempo, da un punto di vista più "applicativo pratico", alcuni sforzi di ricerca (insieme ai nostri collaboratori) saranno dedicati allo sviluppo di strategie sintetiche scalabili di supramolecole e gel ibridi autorigeneranti con resistenza meccanica ed elasticità ancora migliori, per le potenziali applicazioni di questi gel autoriparanti in diverse aree tecnologiche."

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