Hydrogel dẫn điện mở ra chân trời mới cho các thiết bị phục vụ con người

Những yêu cầu khắt khe này khiến thiết bị không thể lắp pin hoặc dây thông thường, có thể làm vướng víu cản trở chuyển động của người dùng. Quan trọng hơn, các vật liệu điện phải có khả năng chịu được những chuyển động vặn xoắn, va chạm thường xuyên trong những hoạt động hàng ngày.

Để giải quyết thách thức này, các nhà nghiên cứu đã phát triển các hệ thống thiết bị điện và lưu trữ năng lượng linh hoạt khác nhau, có thể hoạt động khi bị tác động vật lý như xoắn, uốn cong, kéo dài và trong một số trường hợp thậm chí bị hỏng.

Hydrogel dẫn điện (ECH), vật chất tích hợp các tính chất điện của vật liệu dẫn điện với những tính năng vật lý độc đáo của hydrogel, là vật liệu đầy hứa hẹn cho các siêu tụ điện và pin điện linh hoạt.

Tuy nhiên, giống như bất kỳ vật liệu dẫn điện nào, ECH có thể ngừng hoạt động nếu bị cắt hoặc hỏng hóc. Thay vì thay thế toàn bộ ECH, hoặc là cả thiết bị mang đeo của người dùng, TS Yongping Bai nghiên cứu viên thuộc Khoa Lão hóa, Bệnh viện Xiangya, Đại học Trung Nam (CSU) và đồng nghiệp đã tìm ra phương pháp tận dụng khả năng của một số hydrogel tự kết nối lại sau khi bị cắt đứt hoặc làm gãy vỡ.

Các nhà khoa học phát triển thành công một loại hydrogel polymer dẫn điện đa chức năng mới, trong đó độ dẫn cao được tích hợp với khả năng co giãn tuyệt vời, khả năng tiêm xuyên qua vật liệu và tự phục hồi nhanh chóng.

Vật liệu Hydrogel tự phục hồi sau vết cắt.

Tận dụng khả năng đảo ngược của các liên kết chéo không cộng hóa trị, hydrogel có thể được chế tạo thành thiết bị với các hình dạng khác nhau, có khả năng tự phục hồi hoàn toàn trong vòng 40 giây khi bị cắt hoặc đứt gẫy. Sự kết hợp của hóa học siêu phân tử với polymer dẫn cho phép tạo thành các hydrogel dẫn điện đa chức năng, đáp ững các ứng dụng công nghệ trong in 3D, thiết bị đeo trên người và trang thiết bị điện tử linh hoạt.

Sản phẩm nghiên cứu Hydrogel của nhóm nhà khoa học Bai thể hiện độ dẫn điện tử tuyệt vời, tự phục hồi cực nhanh, hiệu suất phục hồi rất cao ở nhiệt độ trong phòng. Độ dẫn điện tử của hydrogel đạt 27,2 S / m, ở nhiệt độ 25 ° C hydrogel phục hồi hình dạng ban đầu, vết trầy xước trên bề mặt hoàn toàn biến mất trong 40 giây. 

Những ECH tự phục hồi trong điều kiện trong phòng có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong lĩnh vực công nghệ siêu phân tử và công nghệ polymer nano. Có thể tìm thấy rất nhiều những ứng dụng khác nhau trong sự phát triển như các thiết bị điện tử tự phục hồi, da nhân tạo, robot mềm, chân tay giả sinh học và trang thiết bị điện tử mang đeo theo người, pin di động dự trữ năng lượng đi cùng thiết bị.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học & Công nghệ King Abdullah (KAUST) ở Ả Rập Xê út giới thiệu về Hydrogel dẫn điện tự phục hồi. Video Wearable-Technologies