Un grupo de investigación dirigido por el profesor Zhu Jin del Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de Ningbo (NIMTE) de la Academia de Ciencias de China (CAS) desarrolló un poliuretano con excelentes propiedades de estiramiento, tenacidad, autocuración e incluso reparación térmica, que imita las funcionalidades biológicas de los músculos humanos. El estudio fue publicado en Materiales funcionales avanzados .

Como frontera cada vez más valiosa para la próxima generación de dispositivos electrónicos, la electrónica estirable puede adaptarse a formas suaves y curvas, y, por lo tanto, se espera que desempeñen un papel más constructivo en la era de la inteligencia artificial y provoquen mayores cambios en la vida diaria de las personas.

Los elastómeros se incorporan a la electrónica extensible y los dotan de diversas propiedades mecánicas o incluso características adicionales como la autocuración para mantener la durabilidad y estabilidad de la electrónica extensible. Sin embargo, la compensación entre las propiedades mecánicas (es decir, capacidad de estiramiento y tenacidad) y la autocuración limita la optimización de las propiedades generales de la matriz elástica.

Inspirado en las propiedades biológicas de los músculos humanos, los investigadores de NIMTE sintetizaron un poliuretano (DA-PU) para componentes electrónicos extensibles, que contiene grupos de donantes y aceptores distribuidos alternativamente a lo largo de la cadena principal para lograr el autoensamblaje de donante-aceptor (D – A) tanto intracadena como entre cadenas.

En virtud de la proteína del músculo esquelético titina, Los músculos humanos pueden realizar cientos de ciclos de concentración / relajación en poco tiempo. Las interacciones secundarias intramoleculares de la titina pueden romperse de forma reversible y replegarse para recuperar el músculo.

Similar, gracias al autoensamblaje reversible D – A, DA-PU podría realizar los mismos o más ciclos de concentración / relajación sin deformación permanente. El autoensamblaje D – A estabilizó la estructura de la red compuesta por fases blandas y duras en poliuretano, haciéndolo hiperelástico, superduro y duradero como los músculos humanos.

En detalle, DA-PU exhibió un rendimiento mecánico asombroso con un alargamiento a la rotura de 1900% y una tenacidad de 175,9 MJ m ^-3 . Los experimentos cíclicos de tensión y relajación demostraron sus notables propiedades de relajación antifatiga y antiestrés. Incluso en caso de deformación bajo gran tensión o estiramiento prolongado, podría restaurarse casi por completo mediante reparación térmica a 60 ℃. La velocidad de autorreparación de DA-PU alcanzó 1.0-6.15 μm min ^-1 de 60 a 80 ° C, que se mejoró gradualmente a medida que aumentaba la temperatura.

Es más, los investigadores fabricaron un sensor capacitivo extensible basado en DA-PU, que mostró una notable capacidad de estiramiento, propiedades antifatiga y autocurativas incluso después de deformaciones críticas y cortes.

La estrategia puede arrojar luz sobre la investigación y el desarrollo de una serie de materiales elásticos resistentes y autorreparables aplicados en el campo de la electrónica extensible.