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    El futuro de los dispositivos electrónicos:geles de iones fuertes y autorreparables

    El gel de iones exhibe una rápida capacidad de autocuración a temperatura ambiente al reformar los enlaces de hidrógeno en la superficie dañada. La tensión de fractura del gel de iones después de la curación de 3 h es comparable a la del gel de iones prístino. Crédito:Universidad Nacional de Yokohama

    Científicos de la Universidad Nacional de Yokohama y la Universidad de Tokio en Japón han diseñado un gel de iones con una dureza excelente y la capacidad de autocurarse a temperatura ambiente sin ningún desencadenante externo o cambio detectable en el entorno, como la luz o la temperatura. Esta nueva clase de material tiene un potencial prometedor para la construcción de dispositivos electrónicos flexibles.

    Los geles de iones han atraído mucha atención debido a sus propiedades únicas, incluyendo baja tendencia a evaporarse a temperatura ambiente, alta estabilidad térmica y alta conductividad iónica. Los investigadores demostraron un gel de iones que se cura rápidamente por sí solo sin ningún estímulo externo a temperatura ambiente. También demuestran la excelente tenacidad del material como resultado de múltiples enlaces de hidrógeno dentro del material.

    "Se espera que los dispositivos electrónicos portátiles se estiren y doblen muchas veces durante el uso diario, "dijo Ryota Tamate, un autor correspondiente e investigador postdoctoral JSPS en la Escuela de Graduados en Ingeniería, Universidad Nacional de Yokohama. "Si el gel de iones utilizado en el dispositivo portátil tiene una propiedad de autocuración, puede reparar grietas y daños durante el estiramiento y flexión repetidos, y mejorar la durabilidad del dispositivo ".

    El estudio, publicado en Materiales avanzados en julio de 2018, describe un tipo específico de gel de polímero, llamado gel de iones, que está lleno de sales en forma líquida, o líquidos iónicos. Este gel de iones se creó combinando dos materiales, o "bloques":uno es repelido por los líquidos iónicos mientras que el otro se une con el hidrógeno. Juntos, forman lo que se llama un copolímero dibloque. La combinación de las sales líquidas y el material de copolímero dibloque dio como resultado una estructura micelar final que es responsable de todas las cualidades deseables del material. El bloque que es repelido por los líquidos iónicos constituye el núcleo, mientras que el exterior está compuesto por cadenas que interactúan entre sí a través de múltiples enlaces de hidrógeno.

    El estudio es la primera demostración de que la introducción de enlaces de hidrógeno en geles de iones puede resultar en la resistencia del material, así como en su capacidad de autocuración a temperatura ambiente.

    "El proceso de autocuración de este gel de iones se puede completar tan rápido como en unas pocas horas, "Dijo Tamate.

    "El enlace de hidrógeno es reversible, y como un resultado, es una interacción prometedora que contribuye a la capacidad de un material de curarse a sí mismo debido a su naturaleza reversible. En este estudio, al ajustar la fuerza de enlace de hidrógeno de las cadenas de polímeros en líquidos iónicos, utilizamos enlaces de hidrógeno como un punto de reticulación reversible del gel de iones. Es más, Demostramos que la estructura micelar formada por el material de copolímero dibloque mejoró significativamente la resistencia física y la capacidad de auto-soporte del gel de iones. "añadió.

    Si bien hasta ahora se han informado varios tipos de geles de iones duros, los autores escriben que lograr tanto la capacidad de autocuración como una alta tenacidad sigue siendo un gran desafío. También informan que las propiedades mecánicas y electroquímicas de su gel eran similares a las de un gel de iones inalterado o inalterado. La capacidad autónoma del material, el hecho de que pueda autocurarse a temperatura ambiente, así como procesarse fácilmente en solución, lo convierte en un electrolito sólido prometedor para futuras aplicaciones en el área de la electrónica flexible, en particular para crear componentes electrónicos con autocuración.

    Según Tamate, "Para aplicaciones de dispositivos, Debe investigarse cuantitativamente la durabilidad del gel de iones en diversas condiciones de esfuerzo físico. Además, como el presente copolímero dibloque tiende a absorber la humedad del aire, nos gustaría buscar otras interacciones entre estructuras compuestas por varias moléculas que sean estables en una atmósfera abierta durante mucho tiempo. Además, ya que las propiedades físicas de los líquidos iónicos pueden ajustarse ampliamente mediante la selección de cationes y aniones, se investigará la combinación con diferentes líquidos iónicos ".

    Por último, A los autores les gustaría desarrollar nuevos geles de iones funcionales que se puedan utilizar para crear nuevos dispositivos que sean flexibles y, por tanto, portátiles.


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