วัสดุที่นำไฟฟ้าและรักษาตัวเองด้วยไฟฟ้า

กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ออสตินสหรัฐอเมริกาภายใต้การนำของ Yu Guihua สร้างวงจรไฟฟ้าที่ยืดหยุ่นโดยใช้เจลชนิดพิเศษซึ่งหากตัดเป็นสองจะเป็นการรักษาตัวเองอย่างสมบูรณ์และกลับมาใช้งานการนำไฟฟ้าดั้งเดิม

เจลใหม่นี้มีคุณสมบัติการผสมผสานที่ไม่เคยพบเจอมาก่อนมันมีความยืดหยุ่นความนำไฟฟ้าสูงและความสามารถในการซ่อมแซมตัวเองที่อุณหภูมิห้อง โซลูชันดังกล่าวเปิดใช้งานได้หลากหลาย: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความยืดหยุ่นหุ่นยนต์แบตเตอรี่ไฟฟ้าและแม้แต่หนังเทียมที่อ่อนนุ่มและอวัยวะเทียม biomimetic

คุณสมบัติของเจลใหม่นี้จัดทำขึ้นโดยองค์ประกอบที่คล้ายเจลสองตัวของสาร: เจล supramolecular (หรือ“ supergel”) และเมทริกซ์ของไฮโดรเจลนำไฟฟ้าที่มีการนำเจล supramolecular ดังนั้นคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของแต่ละองค์ประกอบจึงถูกรวมเข้าด้วยกัน

แนะนำ supergel ให้ความสามารถในการรักษาตัวเองด้วยโครงสร้างทางเคมีของโมเลกุล supramolecular ความผิดปกติซึ่งไม่ได้เป็นโมเลกุลของแต่ละบุคคล แต่สารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่เป็นองค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบของโครงสร้าง

โครงสร้างย่อยขนาดใหญ่เหล่านี้จัดขึ้นพร้อมกันโดยกองกำลังขนาดเล็กกว่าโมเลกุลเดี่ยวมากดังนั้นการโต้ตอบเช่นการแยกจะสามารถย้อนกลับได้ง่าย มันกลับกลายเป็น "กาวแบบไดนามิก" ซึ่งมีความสามารถในการรวมตัวใหม่ระหว่างการแยก

ในขณะเดียวกันไฮโดรเจลนำไฟฟ้าเนื่องจากโครงสร้างสามมิติของมันให้การนำไฟฟ้า โครงสร้างสามมิติอำนวยความสะดวกในการเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอน นอกจากนี้ไฮโดรเจลเช่นกระดูกสันหลังยังช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความยืดหยุ่นของเจลคอมโพสิต เมื่อซูเปอร์เจลถูกนำเข้าไปในไฮโดรเจลเมทริกซ์มันจะไหลไปรอบ ๆ ไฮโดรเจลในลักษณะที่มันก่อตัวเป็นเครือข่ายที่สองเพื่อเสริมความสมบูรณ์ของเจลไฮบริด

นักวิทยาศาสตร์ทำการทดลองเกี่ยวกับการตรวจสอบคุณสมบัติทางไฟฟ้าของฟิล์มบางของเจลลูกผสมที่วางอยู่บนพื้นผิวพลาสติกที่มีความยืดหยุ่น จากการศึกษาพบว่าเจลนำไฟฟ้าใหม่เป็นเจลที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงที่สุดในบรรดาเจลนำไฟฟ้าและยังคงต้องขอบคุณความสามารถของเจลในการซ่อมแซมตัวเองแม้หลังจากการดัดและยืดซ้ำแล้วซ้ำอีก

นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นว่าหากตัดวงจรไฟฟ้าที่ทำจากเจลไฮบริดแล้วหลังจากผ่านไปหนึ่งนาทีมันก็จะฟื้นตัวเองและการนำไฟฟ้าก็จะเหมือนเดิมก่อนที่จะทำการตัด สิ่งนี้เกิดขึ้นแม้หลังจากการตัดซ้ำหลายครั้งในที่เดียวกัน

นักวิจัยกล่าวว่าเจลลูกผสมที่พวกเขาคิดค้นจะพบแอปพลิเคชั่นจำนวนมากจนถึงไบโอเซนเซอร์แบบฝังที่ซึ่งอิเล็กโทรดแบบฝังตัวเองนั้นจำเป็นสำหรับความทนทานของอุปกรณ์ เจลสามารถใช้เพื่อเสริมขั้วไฟฟ้าได้อย่างง่ายดาย แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ความจุสูง

ผู้พัฒนาเจลนำไฟฟ้าใหม่มีความมั่นใจว่าวิธีการของพวกเขาในการรวมกันของสารเคมีทางเคมีกับโมเลกุลนาโนทำให้เกิดกลยุทธ์ในการพัฒนาวัสดุบำบัดด้วยตนเองใหม่ พวกเขาวางแผนที่จะสำรวจกลไกพื้นฐานของการรักษาตัวเองเพื่อให้เข้าใจถึงปัจจัยสำคัญที่เกี่ยวข้องกับไอออนของโลหะต่างๆเรขาคณิตของโมเลกุลการทำงานร่วมกันของ supramolecules กับตัวทำละลายต่าง ๆ และสิ่งนี้มีผลต่อลักษณะของการรักษาตัวเองอย่างไร สิ่งนี้จะช่วยในการปรับปรุงวัสดุที่พัฒนาขึ้นใหม่

หัวหน้ากลุ่ม Yu.Guihua กล่าวว่าความพยายามพิเศษจะทุ่มเทให้กับการพัฒนากลยุทธ์ขนาดใหญ่สำหรับการผลิตเจลนำไฟฟ้าด้วยตนเองด้วยคุณสมบัติที่ดีขึ้นเช่นความแข็งแรงเชิงกลและความยืดหยุ่นเพื่อให้สามารถใช้เจลรักษาตัวเองที่นำไฟฟ้าได้ในหลายพื้นที่เทคโนโลยีต่างๆ สิ่งแวดล้อมและสุขภาพ