חומר מוליך חשמלי ומרפא עצמי

קבוצה של מדענים מאוניברסיטת טקסס באוסטין, ארה"ב, בהנהגתו של יו גויהואה, יצרה מעגל חשמלי גמיש המבוסס על ג'ל מיוחד, שאם נחתך לשניים, הוא מרפא עצמי לחלוטין ומחדש את המוליכות החשמלית המקורית שלו.

לג'ל החדש יש שילוב של תכונות שלא נפגשו בעבר יחד, זה גמישות, מוליכות חשמלית גבוהה ויכולת תיקון עצמי בטמפרטורת החדר. פיתרון זה פותח מגוון רחב של יישומים אפשריים: אלקטרוניקה גמישה, רובוטיקה, סוללות חשמליות, ואפילו עור מלאכותי רך ותותבות ביומימטיות.

המאפיין של הג'ל החדש מסופק על ידי שני מרכיבים דמויי ג'ל מחומרו: ג'ל סופרממולקולרי (או "סופרג'ל") ומטריצה ​​של הידרוג'ל פולימר מוליך לתוכו מוחדר הג'ל הסופרמולקולרי. כך המאפיינים הפיזיים והכימיים של כל רכיב משולבים זה בזה.

סופרג 'שהוצג מעניק את היכולת לריפוי עצמי, בזכות המבנה הכימי הסופרמולקולרי שלו, שהמיוחד בו הוא שאינו מולקולות אינדיבידואליות, אלא תרכובות מולקולריות גדולות הן היסודות המרכיבים של המבנה.

תת-מבנים גדולים אלה מוחזקים יחד על ידי כוחות קטנים בהרבה ממולקולות בודדות, כך שהאינטראקציה שלהם, כמו הפרדה, ניתנת להפלה. מסתבר "דבק דינמי", המסוגל לאחד את עצמו מחדש במהלך ההפרדה.

בינתיים, ההידרוג'ל המוליך, בגלל המבנה התלת מימדי שלו, מספק מוליכות. המבנה התלת מימדי מאפשר את הובלת האלקטרונים. בנוסף, ההידרוג'ל, כמו עמוד השדרה, משפר את חוזקו וגמישותו של הג'ל המורכב. כאשר מוחדר סופרג 'למטריצת ההידרוג'ל, הוא זורם סביב ההידרוגל באופן שהוא יוצר רשת שנייה, מה שמגביר עוד יותר את שלמות הג'ל ההיברידי.

מדענים ערכו את הניסויים שלהם לבדיקת תכונות חשמליות על סרטי דק של ג'ל היברידי שהופקדו על מצעי פלסטיק גמישים. מחקרים הראו כי המוליכות של הג'ל החדש היא מהגבוהות בקרב הג'לים המוליכים, ונשאר כך הודות ליכולתו של הג'ל לתיקון עצמי גם לאחר כיפוף ומתיחה חוזרים ונשנים.

מדענים הראו כי אם ייחתך מעגל חשמלי העשוי מג'ל היברידי, אז לאחר דקה הוא יתאושש, והמוליכות החשמלית תהיה זהה לזו שלפני החיתוך. זה קורה גם לאחר חיתוך חוזר ונשנה באותו מקום.

לדברי החוקרים, הג'ל ההיברידי שהמציאו ימצא יישומים רבים, עד חיישני ביו הניתנים להשתלה, בהם אלקטרודות ריפוי עצמי פשוט נחוצות כדי להבטיח עמידות במכשירים. ניתן להשתמש בג'ל בקלות לחיזוק האלקטרודות. סוללות ליתיום יון קיבולת גבוהה.

מפתחי הג'ל המוליך החדש בטוחים כי גישתם לשילוב כימיה סופרמולקולרית עם ננו-מדע פולימרים יוצרת אסטרטגיה לפיתוח חומרים חדשים לריפוי עצמי. הם מתכננים לחקור את המנגנונים הבסיסיים של ריפוי עצמי בכדי להבין טוב יותר את גורמי המפתח ביונים של מתכות שונות, הגיאומטריה של מולקולות, האינטראקציה של supramolecules עם ממסים שונים, וכיצד הדבר משפיע על מאפייני הריפוי העצמי. זה יתרום לשיפור החומרים שפותחו לאחרונה.

ראש הקבוצה, Yu.Guihua, ציין כי מאמצים מיוחדים יוקדשו לפיתוח אסטרטגיות רחבות היקף לייצור ג'לים מוליכים בריפוי עצמי בעלי תכונות טובות יותר, כמו חוזק מכני ואלסטיות, כך שהשימוש בג'לים ריפוי עצמי מוליך הופך אפשרי אפשרי בתחומים טכנולוגיים רבים ושונים, כולל אלקטרוניקה, אנרגיה, ביטחון. סביבה ובריאות.

Comments

[#1]

מעטפת הריפוי העצמית של החלליות הופכת למציאות קרובה. ברור ש"המאדים "היבשתיים הראשונים יעופו בספינה כזו.