Científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Skolkovo (Skoltech) y el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han propuesto un método novedoso para la fabricación de materiales altamente transparentes, Conducto electrico, hidrogeles resistentes elásticos modificados por nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT). Los resultados del estudio se han publicado en Interfaces y materiales aplicados ACS .

Los hidrogeles son materiales blandos novedosos con aplicaciones en una variedad de tecnologías modernas, incluida la ingeniería de tejidos, entrega de medicamentos, dispositivos biomédicos, electrónica extensible / biointegrada y robótica blanda. Es más, Los hidrogeles que tienen propiedades fisiológicas y mecánicas similares a las de la piel humana son materiales ideales para la biointegración eficaz de dichos dispositivos electrónicos. Los hidrogeles conductores de electricidad (ECH) están atrayendo mucho interés en el campo de la ciencia de los biomateriales debido a sus propiedades únicas. Sin embargo, la incorporación efectiva de materiales conductores en las matrices de hidrogeles para mejorar la conductividad sigue siendo un gran desafío.

Los SWCNT son una familia única de materiales que exhiben una temperatura excepcional, propiedades electrónicas y mecánicas, y por lo tanto se han utilizado como nanocargas de hidrogeles nanocompuestos.

En esta investigación, los científicos utilizaron una técnica de un solo paso para facilitar la transferencia seca de SWCNT en hidrogeles, evitando así los problemas asociados con la aglomeración de SWCNT y la eliminación de tensioactivos, al mismo tiempo que simplifica todo el proceso de fabricación.

Los investigadores demostraron dos formas de fabricar estructuras SWCNT / hidrogel. El primer enfoque se basa en una simple transferencia de los SWCNT desde un filtro a la superficie de hidrogel preparada, mientras que el segundo se basa en el preestirado del hidrogel antes de que se deposite la película SWCNT. Basado en la caracterización realizada, el primer enfoque se puede utilizar para la utilización de estructuras de SWCNT / hidrogel como material sensible a la deformación; el equipo observó un comportamiento estable durante 5, 000 ciclos de estiramiento / liberación.

El segundo enfoque supera la baja conductividad a altas tensiones y asegura una alta transparencia. Es más, se puede utilizar para aplicaciones, donde se necesita el rendimiento estable de los electrodos durante el estiramiento sin la alteración de las propiedades eléctricas. "En este trabajo, informamos nuevo transparente, estirable hidrogeles conductivos y biocompatibles modificados por películas SWCNT para crear electrodos pasivos y sensores activos para dispositivos electrónicos portátiles y similares a la piel. Presentamos aquí un paso de un solo paso, método universal y aplicable para la fabricación de estructuras SWCNT / hidrogel, capaz de soportar un estiramiento intrínseco de hasta un 100 por ciento de tensión. Nuestro método de modelado de películas SWCNT permite crear circuitos electrónicos de gran superficie, así como una variedad de dispositivos portátiles, incluidas las pieles electrónicas, ", dijo Evgenia Gilshteyn, estudiante de doctorado de Skoltech, el primer autor del artículo.

"Utilizando el enfoque propuesto, creamos mecánicamente robusto, altamente estirable, biocompatible, estructuras SWCNT / hidrogel conductivas y transparentes y demuestran sus aplicaciones como sensores de movimiento de articulaciones montados en los dedos y electrodos electrocardiográficos. Las ventajas de las estructuras propuestas en términos de conductividad, estirabilidad, la transparencia y la aplicabilidad para la creación de circuitos electrónicos son evidentes y se discuten en nuestro trabajo de investigación, ", dijo el profesor de Skoltech, Albert Nasibulin.