Vật liệu dẫn điện, tự phục hồi

Một nhóm các nhà khoa học từ Đại học Texas ở Austin, Hoa Kỳ, dưới sự lãnh đạo của Yu Guihua, đã tạo ra một mạch điện linh hoạt dựa trên một loại gel đặc biệt, nếu cắt thành hai, hoàn toàn tự phục hồi và tiếp tục tính dẫn điện ban đầu của nó.

Gel mới có sự kết hợp của các đặc tính mà trước đây không gặp nhau, đó là tính linh hoạt, độ dẫn điện cao và khả năng tự sửa chữa ở nhiệt độ phòng. Một giải pháp như vậy mở ra một loạt các ứng dụng có thể: điện tử linh hoạt, robot, pin điện, và thậm chí cả da nhân tạo mềm và chân giả sinh học.

Tính chất của gel mới được cung cấp bởi hai thành phần giống như gel của chất của nó: gel siêu phân tử (hay sup supelelel) và ma trận của một hydrogel polymer dẫn điện mà gel siêu phân tử được đưa vào. Vì vậy, các đặc tính vật lý và hóa học của từng thành phần được kết hợp.

Supergel được giới thiệu cho khả năng tự phục hồi, nhờ cấu trúc hóa học siêu phân tử, đặc thù của nó không phải là các phân tử riêng lẻ, mà các hợp chất phân tử lớn là thành phần cấu thành của cấu trúc.

Các cấu trúc con lớn này được giữ với nhau bởi các lực nhỏ hơn nhiều so với các phân tử riêng lẻ, vì vậy các tương tác của chúng, chẳng hạn như tách, có thể dễ dàng đảo ngược. Nó bật ra "keo động", có khả năng tự tái hợp trong quá trình tách.

Trong khi đó, hydrogel dẫn điện, do cấu trúc ba chiều của nó, cung cấp độ dẫn điện. Cấu trúc ba chiều tạo điều kiện cho việc vận chuyển điện tử. Ngoài ra, hydrogel, giống như cột sống, tăng cường sức mạnh và độ đàn hồi của gel composite. Khi một siêu lớp được đưa vào ma trận hydrogel, nó sẽ chảy xung quanh hydrogel theo cách mà nó tạo thành một mạng thứ hai, tăng cường hơn nữa tính toàn vẹn của gel lai.

Các nhà khoa học đã tiến hành thí nghiệm kiểm tra tính chất điện trên màng mỏng của gel lai được lắng đọng trên đế nhựa dẻo. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng độ dẫn điện của gel mới là một trong những loại gel dẫn điện cao nhất, và vẫn còn nhờ vào khả năng tự sửa chữa của gel ngay cả sau khi uốn và duỗi nhiều lần.

Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng nếu một mạch điện làm từ gel lai bị cắt thì sau một phút nó sẽ tự phục hồi và độ dẫn điện sẽ giống như trước khi cắt. Điều này xảy ra ngay cả sau khi cắt lặp đi lặp lại ở cùng một nơi.

Theo các nhà nghiên cứu, gel lai mà họ phát minh sẽ tìm thấy nhiều ứng dụng, cho đến các bộ cảm biến sinh học cấy ghép, trong đó các điện cực tự phục hồi đơn giản là cần thiết để đảm bảo độ bền của thiết bị. Gel có thể dễ dàng được sử dụng để tăng cường các điện cực. pin lithium ion công suất cao.

Các nhà phát triển gel dẫn điện mới tự tin rằng cách tiếp cận của họ để kết hợp hóa học siêu phân tử với khoa học nano polymer tạo ra một chiến lược phát triển các vật liệu tự phục hồi mới. Họ dự định tìm hiểu các cơ chế cơ bản của quá trình tự phục hồi để hiểu rõ hơn các yếu tố chính liên quan đến các ion của các kim loại khác nhau, hình học của các phân tử, sự tương tác của các siêu phân tử với các dung môi khác nhau và cách điều này ảnh hưởng đến các đặc tính của quá trình tự phục hồi. Điều này sẽ góp phần cải thiện các vật liệu mới được phát triển.

Người đứng đầu nhóm, Yu.Guihua, lưu ý rằng những nỗ lực đặc biệt sẽ được dành cho việc phát triển các chiến lược quy mô lớn để sản xuất gel dẫn điện tự phục hồi với các đặc tính tốt hơn, như độ bền cơ học và độ đàn hồi, do đó việc sử dụng gel tự phục hồi có thể trở nên khả thi trong nhiều lĩnh vực công nghệ khác nhau, bao gồm điện tử, năng lượng, bảo mật môi trường và sức khỏe.

Comments

[#1]

Lớp vỏ tự phục hồi của tàu vũ trụ đang trở thành hiện thực gần gũi. "Người sao Hỏa" trên mặt đất đầu tiên, rõ ràng, sẽ bay trên một con tàu như vậy.