Elektrai laidi, savaime gydanti medžiaga

Mokslininkų grupė iš Teksaso universiteto Austine, JAV, vadovaujama Yu Guihua, sukūrė lanksčią elektros grandinę, pagrįstą specialiu geliu, kuri, padalyta į dvi dalis, yra visiškai savaime gydanti ir atnaujina savo pradinį elektros laidumą.

Naujasis gelis turi savybių, kurios anksčiau nebuvo patenkintos kartu, derinį, tai yra lankstumas, didelis elektrinis laidumas ir galimybė savarankiškai atsistatyti kambario temperatūroje. Toks sprendimas atveria platų galimų pritaikymo galimybių spektrą: lanksčią elektroniką, robotiką, elektrines baterijas ir net minkštos dirbtinės odos bei biomimetinius protezus.

Naujojo gelio savybę suteikia du į gelį panašūs jo medžiagos komponentai: supramolekulinis gelis (arba „supergelis“) ir laidžiojo polimero hidrogelio, į kurį įvedamas supramolekulinis gelis, matrica. Taigi sujungiamos kiekvieno komponento fizinės ir cheminės savybės.

Pristatytas supergelis suteikia galimybę savarankiškai gydytis dėl savo supermolekulinės cheminės struktūros, kurios ypatumas yra tas, kad ne atskiros molekulės, o dideli molekuliniai junginiai yra sudedamosios struktūros dalys.

Šios stambios struktūros yra laikomos kartu jėgų, daug mažesnių nei atskiros molekulės, todėl jų sąveika, pavyzdžiui, atskyrimas, yra lengvai grįžtamoji. Pasirodo, „dinaminiai klijai“, galintys atsijungti atsiskyrimo metu.

Tuo tarpu laidus hidrogelis dėl savo trimatės struktūros suteikia laidumą. Trimatė struktūra palengvina elektronų pernešimą. Be to, hidrogelis, kaip ir stuburas, padidina sudėtinio gelio stiprumą ir elastingumą. Kai supergelis įvedamas į hidrogelio matricą, jis teka aplink hidrogelį tokiu būdu, kad sudaro antrą tinklą, dar labiau padidindamas hibridinio gelio vientisumą.

Mokslininkai atliko savo bandymus, kad patikrintų hibridinio gelio plonų plėvelių, nusodintų ant lanksčių plastikinių pagrindų, elektrines savybes. Tyrimai parodė, kad naujojo gelio laidumas yra vienas iš didžiausių tarp laidžiųjų gelių, ir toks išlieka dėl gelio savybės atsistatyti net po pakartotinio lenkimo ir tempimo.

Mokslininkai įrodė, kad jei bus nupjauta elektros grandinė, pagaminta iš hibridinio gelio, tada po minutės ji atsigaus, o elektros laidumas bus toks pat kaip prieš pjūvį. Tai atsitinka net pakartotinai pjaustant toje pačioje vietoje.

Anot tyrėjų, jų sugalvotas hibridinis gelis suras daugybę pritaikymų - iki implantuojamų biosensorių - ten, kur savaiminio gydymo elektrodai yra tiesiog būtini, norint užtikrinti prietaiso ilgaamžiškumą. Gelis lengvai gali būti naudojamas elektrodų sutvirtinimui. ličio jonų baterijos didelė talpa.

Naujojo laidžiojo gelio kūrėjai įsitikinę, kad jų požiūris į supermolekulinės chemijos derinimą su polimero nanomokslu sukuria naujų savigydo medžiagų kūrimo strategiją. Jie planuoja ištirti pagrindinius savigydos mechanizmus, kad geriau suprastų svarbiausius veiksnius, susijusius su įvairių metalų jonais, molekulių geometrija, supramolekulių sąveika su įvairiais tirpikliais ir kaip tai daro įtaką savigydai. Tai prisidės prie naujai sukurtų medžiagų tobulinimo.

Grupės vadovas Yu.Guihua pažymėjo, kad bus dedamos ypatingos pastangos kurti didelio masto strategijas, kaip gaminti savaime gydančius laidžius gelius, pasižyminčius geresnėmis savybėmis, tokiomis kaip mechaninis stiprumas ir elastingumas, kad laidus savigydas gelius būtų galima naudoti daugelyje skirtingų technologijų sričių, įskaitant elektroniką, energiją, saugumą. aplinka ir sveikata.