Los cables altamente flexibles y conductores desempeñan un papel crucial en la integración y aplicación de dispositivos portátiles. Sin embargo, la tensión y la deformación frecuentes en el uso práctico tienden a causar daños estructurales a estos cables, lo que provoca fallas en todo el módulo. Los cables autorreparables son capaces de recuperar las propiedades mecánicas y eléctricas cuando se encuentran daños estructurales, lo que ofrece una solución prometedora a este problema.
Sin embargo, las aplicaciones prácticas de los cables autorreparables se ven obstaculizadas por la resistencia eléctrica altamente fluctuante en condiciones dinámicas como doblar, presionar, estirar y temblar, lo que reduce significativamente la precisión del monitoreo continuo de los dispositivos portátiles interconectados.
Para superar estos cuellos de botella, un equipo de investigación dirigido por el Prof. Hao Sun de la Universidad Jiao Tong de Shanghai ha desarrollado una nueva familia de cables autocurativos dinámicamente estables basados en un acoplamiento mecánico-eléctrico, inspirados en los enlaces de hidrógeno y las fuerzas de Van der Waals. Interacción entre el núcleo del axón y la capa de mielina en el axón mielinizado. El equipo empleó química supramolecular para mejorar la resistencia a la tracción (35–73 MPa) de los alambres autorreparables, que mostraron una buena combinación con las fibras textiles comunes (28–74 MPa).
Más importante aún, el efecto de acoplamiento mecánico-eléctrico basado en hidrógeno y enlaces de coordinación entre los componentes estructurales (polímero autocurable) y conductores (metal líquido GaInSn) había mejorado significativamente la estabilidad eléctrica de los cables autocurables en diversos entornos dinámicos. Por ejemplo, el cambio de resistencia de estos cables autorreparables fue inferior a 0,7 ohmios con una tensión alta del 500%, y la resistencia eléctrica aumentó en menos del 5% en diversas condiciones dinámicas como doblar, presionar, anudar y lavar. .
Estos cables son prometedores para aplicaciones portátiles debido a sus excelentes propiedades mecánicas, eléctricas y dinámicas. Por ejemplo, se podría fabricar una plataforma de atención médica integrada que incluya temperatura, pulso y K + . sensores, unidad de microcontrolador, módulo Bluetooth y batería de iones de litio, que se interconectaron mediante estos cables autorreparables, que mostraron una fluctuación de resistencia eléctrica insignificante del 3 al 4% al martillar, presionar y estirar, incluso después de romperse y curarse. /P>
Además, permitió un seguimiento estable y preciso de las actividades humanas, incluso en el escenario de temblor de extremidades causado por la enfermedad de Parkinson simulada. Estos resultados mostraron la importancia de una alta estabilidad dinámica de los cables autorreparables que garantizaban un funcionamiento fiable de los dispositivos portátiles interconectados.
"Necesitamos cables autorreparables que puedan mantener su resistencia eléctrica en condiciones dinámicas, lo cual es clave para garantizar la precisión y confiabilidad de los dispositivos portátiles interconectados en aplicaciones prácticas. En nuestros intentos por lograr este objetivo, notamos que el sistema nervioso puede Transmite de manera confiable potenciales de acción neuronales incluso bajo deformaciones severas, lo que nos inspira a proponer el mecanismo de "acoplamiento mecánico-eléctrico", centrándose en la mejora de la interacción interfacial.
"Por lo tanto, innovamos en materiales poliméricos autorreparables a través de la química supramolecular para inducir una fuerte interacción con el metal líquido GaInSn, logrando así cables autorreparables dinámicamente estables que benefician los escenarios prácticos de uso", afirmó el profesor Hao Sun.
"Desde una perspectiva más amplia, nuestro 'acoplamiento mecánico-eléctrico' puede convertirse en una estrategia general para mejorar la estabilidad dinámica de diversos materiales y dispositivos flexibles, y beneficiar una variedad de aplicaciones como la atención médica portátil, la robótica inteligente y la electrónica implantable".
Más información: Shuo Wang et al, Un cable autocurable dinámicamente estable basado en un acoplamiento mecánico-eléctrico, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwae006
Proporcionado por Science China Press
