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Material eléctricamente conductor y autocurativo
Un grupo de científicos de la Universidad de Texas en Austin, EE. UU., Bajo el liderazgo de Yu Guihua, creó un circuito eléctrico flexible basado en un gel especial que, si se corta en dos, se cura completamente y reanuda su conductividad eléctrica original.
El nuevo gel tiene una combinación de propiedades que no se habían reunido previamente, es flexibilidad, alta conductividad eléctrica y la capacidad de auto repararse a temperatura ambiente. Tal solución abre una amplia gama de posibles aplicaciones: electrónica flexible, robótica, baterías eléctricas e incluso cuero artificial blando y prótesis biomiméticas.
La propiedad del nuevo gel es proporcionada por dos constituyentes similares a un gel de su sustancia: un gel supramolecular (o "supergel") y una matriz de un hidrogel de polímero conductor en el que se introduce el gel supramolecular. Entonces, las características físicas y químicas de cada componente se combinan.
El supergel introducido brinda la capacidad de autocuración, gracias a su estructura química supramolecular, cuya peculiaridad es que no las moléculas individuales, sino los compuestos moleculares grandes son los elementos constitutivos de la estructura.
Estas grandes subestructuras se mantienen unidas por fuerzas mucho más pequeñas que las moléculas individuales, por lo que sus interacciones, como la separación, son fácilmente reversibles. Resulta "pegamento dinámico", capaz de reunirse durante la separación.
Mientras tanto, el hidrogel conductor, debido a su estructura tridimensional, proporciona conductividad. La estructura tridimensional facilita el transporte de electrones. Además, el hidrogel, como la columna vertebral, mejora la resistencia y la elasticidad del gel compuesto. Cuando se introduce un supergel en la matriz de hidrogel, fluye alrededor del hidrogel de tal manera que forma una segunda red, mejorando aún más la integridad del gel híbrido.
Los científicos realizaron sus experimentos para verificar las propiedades eléctricas en películas delgadas de un gel híbrido depositado sobre sustratos de plástico flexible. Los estudios han demostrado que la conductividad del nuevo gel es una de las más altas entre los geles conductores, y lo sigue siendo gracias a la capacidad del gel para repararse a sí mismo incluso después de doblar y estirar repetidamente.
Los científicos han demostrado que si se corta un circuito eléctrico hecho de un gel híbrido, después de un minuto se recuperará y la conductividad eléctrica será la misma que antes del corte. Esto sucede incluso después de cortes repetidos en el mismo lugar.
Según los investigadores, el gel híbrido que inventaron encontrará muchas aplicaciones, hasta biosensores implantables, donde los electrodos de autocuración son simplemente necesarios para garantizar la durabilidad del dispositivo. El gel se puede usar fácilmente para fortalecer los electrodos. baterías de iones de litio Alta capacidad.
Los desarrolladores del nuevo gel conductor confían en que su enfoque para combinar la química supramolecular con la nanociencia polimérica crea una estrategia para desarrollar nuevos materiales de autocuración. Planean explorar los mecanismos fundamentales de la autocuración para comprender mejor los factores clave con respecto a los iones de varios metales, la geometría de las moléculas, la interacción de las supramoleculas con diversos solventes y cómo esto afecta las características de la autocuración. Esto contribuirá a la mejora de los materiales recientemente desarrollados.
El jefe del grupo, Yu.Guihua, señaló que se dedicarán esfuerzos especiales a desarrollar estrategias a gran escala para producir geles conductores autocurativos con mejores propiedades, como resistencia mecánica y elasticidad, de modo que el uso de geles conductivos autocurativos sea potencialmente posible en muchas áreas tecnológicas diferentes, incluyendo electrónica, energía, seguridad medio ambiente y salud.
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