Merced Kaliforniya Üniversitesi’nden araştırmacılar, bir gün akıllı saatler gibi giyilebilir cihazların dayanıklılığını artırabilecek esnek, elektriksel olarak iletken bir malzeme geliştirdiler.
Yeni malzeme uyarlanabilir dayanıklılık sergiliyor, yani gerildiğinde veya çarpıldığında daha da güçleniyor. İşin garibi, malzeme için ilham mutfaktan geldi.
Projenin baş araştırmacısı Yue (Jessica) Wang, mısır nişastası ve su yavaşça karıştırıldığında karıştırma kaşığının karışım içinde kolayca hareket ettiğini belirtiyor. Kaşığı çıkarıp kuvvetle geri takmaya çalıştığınızda farklı bir sonuç elde edersiniz. Wang, “Sert bir yüzeyi bıçaklamak gibi” dedi ve kaşık geri girmiyor.
Wang’ın ekibi bu ilginç özelliği katı, elektriksel olarak iletken bir malzemede taklit etmeyi amaçladı.
Hedeflerini gerçekleştirmek için ekibin, spagetti şeritleri şeklindeki uzun, iletken moleküller olan konjuge polimerlerin doğru kombinasyonunu tanımlaması gerekiyordu. Çoğu esnek polimer tekrarlanan, hızlı veya yüksek darbelere maruz kaldığında kırılır.
Araştırmacılar dört polimerden oluşan sulu bir çözeltiyle başladılar: spagetti benzeri poli(2-akrilamido-2-metilpropansülfonik asit), daha kısa polianilin molekülleri ve poli(3,4-etilendioksitiyofen) polistiren sülfonat (PEDOT:PSS) adı verilen iletken bir kombinasyon. ).
İletkenliği ve uyarlanabilir dayanıklılığı artırmak için formülde ayarlamalar yaptılar. Karışıma yüzde 10 daha fazla PEDOT:PSS eklenmesi, örneğin gelişmiş iletkenlik ve uyarlanabilir dayanıklılık.
Ekip ayrıca karışıma küçük moleküller eklemeyi de denedi ve her katkı maddesinin polimerlerin özelliklerini nasıl değiştirdiğine dikkat çekti. Sonuçta, pozitif yüklü nanopartikül katkı maddeleri, uyarlanabilir işlevselliği en iyi şekilde geliştirmiştir.
Wang’ın laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan Di Wu, “Pozitif yüklü molekülleri malzememize eklemek, onu daha yüksek esneme hızlarında daha da güçlü hale getirdi” diyor.
Pratik uygulamalar arasında, bir insanın bileğindeki günlük yaşamın zorlu ortamına kolayca dayanabilecek akıllı saatler için entegre bantlar ve arka taraftaki sensörler yer alabilir. Esnek malzeme aynı zamanda tıbbi alanda da uygun olabilir ve belki de kardiyovasküler sensörler veya glikoz monitörleri gibi giyilebilir cihazlara entegre edilebilir.
Wu ve ekibi, malzemenin 3D baskıya uygun daha önceki bir versiyonunu bile uyarladılar ve protez olarak kullanım potansiyelini göstermek için insan elinin bir kopyasını oluşturdular.
Wang, “Bir takım potansiyel uygulamalar var ve bu yeni, alışılmadık mülkün bizi nereye götüreceğini görmekten heyecan duyuyoruz” dedi.