Cientistas do Instituto de Ciência e Tecnologia Skolkovo (Skoltech) e do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) propuseram um novo método para a fabricação de materiais altamente transparentes, electricamente condutora, hidrogéis resistentes elásticos modificados por nanotubos de carbono de parede única (SWCNTs). Os resultados do estudo foram publicados em Materiais e interfaces aplicados ACS .

Os hidrogéis são novos materiais macios com aplicações em uma variedade de tecnologias modernas, incluindo engenharia de tecidos, entrega de drogas, dispositivos biomédicos, eletrônica elástica / biointegrada e robótica suave. Além disso, hidrogéis que têm propriedades fisiológicas e mecânicas semelhantes às da pele humana são materiais ideais para uma biointegração eficaz de tais dispositivos eletrônicos. Os hidrogéis eletricamente condutores (ECHs) estão atraindo muito interesse no campo da ciência do biomaterial devido às suas propriedades únicas. Contudo, a incorporação efetiva de materiais condutores nas matrizes de hidrogéis para melhorar a condutividade continua sendo um grande desafio.

SWCNTs são uma família única de materiais exibindo térmicas excepcionais, propriedades eletrônicas e mecânicas, e, portanto, têm sido utilizados como nanopreenchimentos de hidrogéis nanocompósitos.

Nesta pesquisa, os cientistas usaram uma técnica de uma etapa para facilitar a transferência a seco de SWCNTs em hidrogéis, evitando assim problemas associados à aglomeração de SWCNT e à remoção de surfactantes, ao mesmo tempo em que simplifica todo o processo de fabricação.

Os pesquisadores demonstraram duas maneiras de fabricar estruturas SWCNT / hidrogel. A primeira abordagem é baseada em uma transferência simples dos SWCNTs de um filtro para a superfície de hidrogel preparada, enquanto o segundo é baseado no pré-alongamento do hidrogel antes que o filme SWCNT seja depositado. Com base na caracterização realizada, a primeira abordagem pode ser usada para a utilização da estrutura SWCNT / hidrogel como material sensível à deformação; a equipe observou um comportamento estável durante 5, 000 ciclos de alongamento / liberação.

A segunda abordagem supera a baixa condutividade em altas deformações e garante alta transparência. Além disso, pode ser utilizado para aplicativos, onde o desempenho estável dos eletrodos durante o alongamento é necessário sem a alteração das propriedades elétricas. "Nesse trabalho, relatamos novo transparente, extensível, hidrogéis condutores e biocompatíveis modificados por filmes SWCNT para criar eletrodos passivos e sensores ativos para eletrônicos vestíveis e semelhantes à pele. Apresentamos aqui uma etapa, método universal e aplicável para fabricação de estrutura SWCNT / hidrogel, capaz de resistir ao alongamento intrínseco de até 100 por cento de tensão. Nosso método de padronização de filme SWCNT torna possível criar circuitos eletrônicos de grande área, bem como uma variedade de dispositivos vestíveis, incluindo skins eletrônicos, "disse a estudante de Ph.D. da Skoltech Evgenia Gilshteyn, o primeiro autor do artigo.

"Usando a abordagem proposta, criamos mecanicamente robusto, altamente esticável, Bio-compatível, estruturas SWCNT / hidrogel condutivas e transparentes e demonstram suas aplicações como sensores de movimento articulares montados nos dedos e eletrodos eletrocardiográficos. As vantagens das estruturas propostas em termos de condutividade, extensibilidade, transparência e aplicabilidade para a criação de circuitos eletrônicos são evidentes e discutidas em nosso artigo de pesquisa, "disse o professor da Skoltech Albert Nasibulin.