(Phys.org) —Los científicos han fabricado un circuito eléctrico flexible que, cuando se corta en dos pedazos, puede repararse y restaurar completamente su conductividad original. El circuito está hecho de un nuevo gel que posee una combinación de propiedades que normalmente no se ven juntas:alta conductividad, flexibilidad, y autocuración a temperatura ambiente. El gel podría potencialmente ofrecer autocuración para una variedad de aplicaciones, incluyendo electrónica flexible, robótica blanda, pieles artificiales, prótesis biomiméticas, y dispositivos de almacenamiento de energía.

Los investigadores, dirigido por Guihua Yu, profesor asistente en la Universidad de Texas en Austin, han publicado un artículo sobre el nuevo gel autocurativo en un número reciente de Nano letras .

Las propiedades del nuevo gel surgen de su composición híbrida de dos geles:un gel supramolecular, o 'supergel', se inyecta en una matriz de hidrogel de polímero conductor. Como explican los investigadores, esta estrategia de "huésped a anfitrión" permite combinar las características químicas y físicas de cada componente.

El supergel, o el "invitado, "proporciona la capacidad de autocuración debido a su química supramolecular. Como conjunto supramolecular, consta de grandes subunidades moleculares en lugar de moléculas individuales. Debido a su gran tamaño y estructura, el conjunto se mantiene unido por interacciones mucho más débiles que las moléculas normales, y estas interacciones también pueden ser reversibles. Esta reversibilidad es lo que le da al supergel su capacidad para actuar como un "pegamento dinámico" y reensamblarse.

Mientras tanto, el hidrogel de polímero conductor, o el "anfitrión, "contribuye a la conductividad debido a su red 3D nanoestructurada que promueve el transporte de electrones. Como columna vertebral del gel híbrido, el componente de hidrogel también refuerza su fuerza y ​​elasticidad. Cuando el supergel se inyecta en la matriz de hidrogel, envuelve el hidrogel de tal manera que forma una segunda red, fortaleciendo aún más el gel híbrido en su conjunto.

En sus experimentos, los investigadores fabricaron películas delgadas del gel híbrido sobre sustratos plásticos flexibles para probar sus propiedades eléctricas. Las pruebas mostraron que la conductividad se encuentra entre los valores más altos de los geles híbridos conductores, y se mantiene debido a la propiedad de autocuración incluso después de doblar y estirar repetidamente. Los investigadores también demostraron que, cuando se corta un circuito eléctrico hecho del gel híbrido, El circuito tarda aproximadamente un minuto en recuperarse y recuperar su conductividad original. El gel se cura automáticamente incluso después de cortarse varias veces en el mismo lugar.

Los investigadores explicaron que el material conductor autocurativo tiene una variedad de aplicaciones potenciales.

"El gel conductor autocurativo que desarrollamos se puede aplicar en muchas áreas tecnológicas, de electrónica flexible / estirable, pieles artificiales, dispositivos de almacenamiento y conversión de energía, a dispositivos biomédicos, "Yu dijo Phys.org . "Por ejemplo, el gel se puede utilizar potencialmente en biosensores implantables como electrodos flexibles pero autocurables, asegurando la durabilidad de estos dispositivos. Y en dispositivos energéticos, por ejemplo, el gel puede funcionar como material aglutinante para electrodos de batería avanzados en baterías de iones de litio de alta densidad donde los electrodos de alta capacidad pueden experimentar cambios de volumen sustanciales ".

Los investigadores también esperan que, mediante la combinación de química supramolecular y nanociencia de polímeros, los geles híbridos resultantes pueden proporcionar una estrategia útil para diseñar nuevos materiales autorreparables.

"Estamos planeando investigar los mecanismos fundamentales de las propiedades de autocuración de los geles supramoleculares y comprender mejor cómo los diferentes factores clave, como diferentes iones metálicos, las geometrías de las moléculas, y las interacciones entre la supramolécula y diferentes disolventes, afectar las características de autocuración, "Dijo Yu." Una comprensión fundamental más profunda permitirá que se desarrollen mejores materiales. Mientras tanto, desde un punto de vista más "aplicaciones prácticas", algunos esfuerzos de investigación (junto con nuestros colaboradores) se dedicarán a desarrollar estrategias sintéticas escalables de supramoléculas y geles híbridos autorreparables con una resistencia mecánica y una elasticidad aún mejores, para posibles aplicaciones de estos geles autorreparables en diferentes áreas tecnológicas ".

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