I forti legami tra i nanofili metallici e le nanofibre polimeriche consentono a un film composito di realizzare una buona conduttività elettrica e un'elevata elasticità

Gli ingegneri RIKEN hanno realizzato un materiale traspirante altamente elastico e con una buona conduttività elettrica, rendendolo promettente per l'elettronica sulla pelle per le persone e il cablaggio per i robot.

Per essere adatto all'uso come elettronica indossabile, un materiale deve essere sia estensibile che conduttivo. Dovrebbe anche essere traspirante e resistente. Trovare un materiale che soddisfi tutti e quattro i criteri non è facile. Una strategia promettente è combinare nanofibre polimeriche elastiche con una rete di nanofili metallici conduttivi, ma è difficile far sì che i due componenti si leghino saldamente l'uno all'altro.

Ora, Kenjiro Fukuda e Zhi Jiang del RIKEN Thin-Film Device Laboratory ei loro collaboratori sono riusciti a produrre un materiale estensibile e conduttivo combinando nanofibre di poliuretano con nanofili d'argento.

È importante sottolineare che le due componenti si legano fortemente tra loro. "C'è un'ottima adesione tra i nanofili d'argento e le nanofibre di poliuretano, " osserva Fukuda. "Questo è il motivo per cui abbiamo raggiunto contemporaneamente un'ottima elasticità e conduttività." Il team sospetta che i legami idrogeno, gli stessi legami che tengono insieme le fibre della polpa in un foglio di carta, sono responsabili di questa buona adesione.

Il film potrebbe trovare impiego come cablaggio elettrico che può essere utilizzato sulla pelle. La sua flessibilità gli consente di allungarsi quando una persona piega il gomito o il ginocchio, e può essere allungato fino a tre volte la sua lunghezza iniziale. Nello stesso modo, potrebbe essere utilizzato anche per cablaggi su robot. Un altro potenziale utilizzo è come sensore. Poiché la sua conduttività cambia quando viene allungato, può essere utilizzato per rilevare il movimento. Il team lo ha dimostrato utilizzando la propria pellicola per monitorare l'angolo di un polso piegato e rilevare il polso di una persona.

Il film presenta altri vantaggi oltre alla buona elasticità e conduttività. Quando i ricercatori hanno testato il loro film allungandolo e rilasciandolo 1, 000 volte, hanno osservato che la sua conduttività è diminuita solo moderatamente, indicando che ha una buona durata. Per di più, è facile da fabbricare. "Questo film può essere ottenuto mediante processi di soluzione, " dice Fukuda. "Questo è molto importante per la produzione di massa del prodotto industriale".

Fukuda osserva che il suo team assomiglia al materiale in quanto combina ricercatori con diversi campi di competenza. Jiang ha portato la sua conoscenza dei nanofili estensibili al progetto, mentre Fukuda e altri membri del team hanno supportato la fabbricazione delle strutture delle nanomesh polimeriche.

Il team intende migliorare l'elasticità del materiale utilizzando nanofili d'argento più lunghi. Hanno anche in programma di sperimentare altre combinazioni di materiali e perseguire le applicazioni di questi conduttori traspiranti nei sistemi di monitoraggio della salute in tempo reale e nella robotica morbida.