Исследователи разработали уникальный композит Ag-гидрогель для мягкой биоэлектроники, - пишет eurekalert.org со ссылкой на Nature Electronics.
В области робототехники металлы обладают такими преимуществами, как прочность, долговечность и электропроводность. Но они тяжелые и жесткие - свойства, которые нежелательны в мягких и гибких системах для переносных компьютеров и человеко-машинных интерфейсов.
С другой стороны, гидрогели легкие, растяжимые и биосовместимые, что делает их отличными материалами для изготовления контактных линз и каркасов тканевой инженерии. Однако они плохо проводят электричество, которое необходимо для цифровых схем и приложений биоэлектроники.
Исследователи из лаборатории Soft Machines при Университете Карнеги-Меллона разработали уникальный композит серебра и гидрогеля, который обладает высокой электропроводностью и способен пропускать постоянный ток, сохраняя при этом мягкую податливость и деформируемость.
Команда поместила серебряные хлопья микрометрового размера в полиакриламидно-альгинатную гидрогелевую матрицу. Пройдя через процесс частичной дегидратации, хлопья образовали перколяционные сети, которые были электропроводными и устойчивыми к механическим деформациям. Управляя процессом обезвоживания и гидратации, можно заставить хлопья слипаться или разламываться, образуя обратимые электрические соединения.
Предыдущие попытки объединить металлы и гидрогели показали компромисс между улучшенной электропроводностью и пониженной податливостью и деформируемостью. Маджиди и его команда стремились решить эту проблему, опираясь на свой опыт в разработке растяжимых проводящих эластомеров с жидким металлом.
«Обладая высокой электропроводностью и высокой эластичностью, этот новый композит может найти множество применений в биоэлектронике и не только, - пояснил Кармель Маджиди, профессор машиностроения. - Примеры включают наклейку для мозга с датчиками для обработки сигналов, носимое устройство для выработки энергии для силовой электроники и растягиваемые дисплеи».
Композит может быть напечатан стандартными методами, такими как трафаретная литография, похожая на трафаретную печать. Исследователи использовали эту технику для разработки кожных электродов для нервно-мышечной электростимуляции. По словам Маджиди, композит может покрывать большую площадь человеческого тела, «как второй слой нервной ткани на вашей».
Будущие приложения могут включать лечение мышечных расстройств и
двигательных нарушений, например, помощь кому-то, у кого тремор
от болезни Паркинсона или трудности с захватом чего-либо пальцами
после инсульта.
[Фото: eurekalert.org]
