Cientistas da Universidade Nacional de Yokohama e da Universidade de Tóquio, no Japão, desenvolveram um gel iônico com excelente resistência e capacidade de autocura em temperatura ambiente sem qualquer gatilho externo ou mudança detectável no ambiente, como luz ou temperatura. Essa nova classe de material tem potencial promissor para a construção de dispositivos eletrônicos flexíveis.

Os géis iônicos têm atraído muita atenção devido às suas propriedades únicas, incluindo baixa tendência de evaporar à temperatura ambiente, alta estabilidade térmica e alta condutividade iônica. Os pesquisadores demonstraram um gel iônico que cura rapidamente por conta própria, sem qualquer estímulo externo à temperatura ambiente. Eles também demonstram a excelente tenacidade do material resultante de múltiplas ligações de hidrogênio dentro do material.

"Os dispositivos eletrônicos vestíveis devem ser esticados e dobrados muitas vezes durante o uso diário, "disse Ryota Tamate, um autor correspondente e um pesquisador de pós-doutorado em JSPS na Escola de Graduação em Engenharia, Universidade Nacional de Yokohama. "Se o gel iônico usado no dispositivo vestível tiver uma propriedade de autocura, pode consertar rachaduras e danos durante o alongamento e dobra repetidos, e melhorar a durabilidade do dispositivo. "

O estudo, publicado em Materiais avançados em julho de 2018, descreve um tipo específico de gel de polímero, chamado de gel iônico, que é preenchido com sais na forma líquida, ou líquidos iônicos. Este gel iônico foi criado pela combinação de dois materiais, ou "bloqueia" - um é repelido por líquidos iônicos enquanto o outro se liga ao hidrogênio. Juntos, eles formam o que é chamado de copolímero dibloco. A combinação dos sais líquidos e do material do copolímero dibloco resultou em uma estrutura micelar final que é responsável por todas as qualidades desejáveis ​​do material. O bloco que é repelido por líquidos iônicos constitui o núcleo, enquanto o exterior é composto de cadeias que interagem umas com as outras por meio de múltiplas ligações de hidrogênio.

O estudo é a primeira demonstração de que a introdução de ligações de hidrogênio em géis de íons pode resultar na resistência do material, bem como em sua capacidade de autocura em temperatura ambiente.

"O processo de autocura deste gel iônico pode ser concluído em poucas horas, "Tamate disse.

"A ligação de hidrogênio é reversível, e como resultado, é uma interação promissora que contribui para a capacidade de autocura de um material devido à sua natureza reversível. Neste estudo, ajustando a força da ligação de hidrogênio das cadeias de polímero em líquidos iônicos, utilizamos ligações de hidrogênio como um ponto de reticulação reversível do gel iônico. Além disso, provamos que a estrutura micelar formada pelo material de copolímero dibloco melhorou significativamente a força física e a capacidade de auto-sustentação do gel iônico, " ele adicionou.

Embora vários tipos de géis de íons resistentes tenham sido relatados até agora, os autores escrevem que alcançar tanto a habilidade de autocura quanto a alta tenacidade continua sendo um grande desafio. Eles também relatam que as propriedades mecânicas e eletroquímicas do gel eram semelhantes às de um gel iônico inalterado ou inalterado. A capacidade autônoma do material, o fato de que ele pode autocurar em temperatura ambiente, bem como facilmente processado em solução, torna-o um eletrólito sólido promissor para futuras aplicações na área de eletrônicos flexíveis - em particular para criar componentes eletrônicos de autocura.

De acordo com Tamate, "Para aplicativos de dispositivos, a durabilidade do gel iônico sob várias condições de deformação física deve ser investigada quantitativamente. Além disso, como o copolímero dibloco presente tende a absorver umidade do ar, gostaríamos de buscar outras interações entre estruturas compostas por várias moléculas que são estáveis ​​em uma atmosfera aberta por um longo tempo. Além disso, já que as propriedades físicas dos líquidos iônicos podem ser amplamente ajustadas pela seleção de cátions e ânions, a combinação com diferentes líquidos iônicos será investigada. "

Em última análise, os autores gostariam de desenvolver novos géis de íons funcionais que podem ser usados ​​para criar novos dispositivos que são flexíveis e, portanto, vestíveis.