Material eletrocondutor e autocurativo

Um grupo de cientistas da Universidade do Texas em Austin, EUA, sob a liderança de Yu Guihua, criou um circuito elétrico flexível baseado em um gel especial que, se dividido em dois, é completamente autocurativo e retoma sua condutividade elétrica original.

O novo gel possui uma combinação de propriedades que não foram previamente reunidas: flexibilidade, alta condutividade elétrica e capacidade de auto-reparo à temperatura ambiente. Essa solução abre uma ampla gama de aplicações possíveis: eletrônicos flexíveis, robótica, baterias elétricas e até próteses macias de couro artificial e biomimético.

A propriedade do novo gel é fornecida por dois constituintes semelhantes a gel de sua substância: um gel supramolecular (ou "supergel") e uma matriz de um hidrogel de polímero condutor no qual o gel supramolecular é introduzido. Portanto, as características físicas e químicas de cada componente são combinadas.

O supergel introduzido oferece a capacidade de autocura, graças à sua estrutura química supramolecular, cuja peculiaridade é que os elementos constituintes da estrutura não são moléculas individuais, mas grandes compostos moleculares.

Essas grandes subestruturas são mantidas juntas por forças muito menores que as moléculas individuais, de modo que suas interações, como a separação, são facilmente reversíveis. Acontece "cola dinâmica", capaz de se reunir durante a separação.

Enquanto isso, o hidrogel condutor, devido à sua estrutura tridimensional, fornece condutividade. A estrutura tridimensional facilita o transporte de elétrons. Além disso, o hidrogel, como a coluna, aumenta a resistência e a elasticidade do gel composto. Quando um supergel é introduzido na matriz de hidrogel, ele flui ao redor do hidrogel de forma a formar uma segunda rede, melhorando ainda mais a integridade do gel híbrido.

Os cientistas conduziram seus experimentos para verificar propriedades elétricas em filmes finos de um gel híbrido depositado em substratos plásticos flexíveis. Estudos demonstraram que a condutividade do novo gel é uma das mais altas entre os géis condutores, e permanece assim devido à capacidade do gel de se auto-reparar, mesmo após repetidas flexões e alongamentos.

Os cientistas mostraram que, se um circuito elétrico feito de um gel híbrido for cortado, em um minuto ele se recuperará e a condutividade elétrica será a mesma de antes do corte. Isso acontece mesmo após cortes repetidos no mesmo local.

Segundo os pesquisadores, o gel híbrido que eles inventaram encontrará muitas aplicações, até biossensores implantáveis, onde eletrodos de autocura são simplesmente necessários para garantir a durabilidade do dispositivo. O gel pode ser facilmente usado para fortalecer os eletrodos. baterias de íon de lítio alta capacidade.

Os desenvolvedores do novo gel condutor estão confiantes de que sua abordagem para combinar a química supramolecular com a nanociência do polímero cria uma estratégia para o desenvolvimento de novos materiais de autocura. Eles planejam explorar os mecanismos fundamentais da autocura, a fim de entender melhor os principais fatores relacionados a íons de vários metais, a geometria das moléculas, a interação das supramoléculas com vários solventes e como isso afeta as características da autocura. Isso contribuirá para a melhoria de materiais recém-desenvolvidos.

O chefe do grupo, Yu.Guihua, observou que esforços especiais serão dedicados ao desenvolvimento de estratégias em larga escala para a produção de géis condutivos autocuráveis ​​com melhores propriedades, como resistência e elasticidade mecânicas, para que o uso de géis autocurativos condutivos se torne potencialmente possível em diversas áreas tecnológicas, incluindo eletrônica, energia e segurança meio ambiente e saúde.