Um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Zhu Jin no Instituto Ningbo de Tecnologia e Engenharia de Materiais (NIMTE) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) desenvolveu um poliuretano com excelentes propriedades de elasticidade, dureza, autocura e até mesmo reparo térmico, que imita as funcionalidades biológicas dos músculos humanos. O estudo foi publicado em Materiais Funcionais Avançados .

Como uma fronteira cada vez mais valiosa para a próxima geração de dispositivos eletrônicos, eletrônicos extensíveis podem estar em conformidade com formas suaves e curvas, e, portanto, espera-se que desempenhem um papel mais construtivo na era da inteligência artificial e desencadeiem maiores mudanças na vida cotidiana das pessoas.

Os elastômeros são incorporados aos componentes eletrônicos extensíveis e os dotam de propriedades mecânicas variadas ou até mesmo recursos adicionais, como autocura para manter a durabilidade e estabilidade dos componentes eletrônicos extensíveis. Contudo, o trade-off entre propriedades mecânicas (isto é, extensibilidade e tenacidade) e autocura limita a otimização das propriedades gerais da matriz elástica.

Inspirado nas propriedades biológicas dos músculos humanos, os pesquisadores da NIMTE sintetizaram um poliuretano (DA-PU) para eletrônicos elásticos, que contém grupos doadores e aceitadores alternadamente distribuídos ao longo da cadeia principal para atingir a automontagem doador-aceitador (D – A) intra-cadeia e inter-cadeia.

Em virtude da proteína titina do músculo esquelético, os músculos humanos podem realizar centenas de ciclos de concentração / relaxamento em um curto espaço de tempo. As interações secundárias intramoleculares da titina podem ser reversíveis, rompidas e redobradas para recuperar o músculo.

De forma similar, graças à auto-montagem D-A reversível, DA-PU pode realizar o mesmo ou mais ciclos de concentração / relaxamento sem deformação permanente. A automontagem D – A estabilizou a estrutura da rede composta de fases moles e duras em poliuretano, tornando-o hiperelástico, super-resistente, e duráveis ​​como músculos humanos.

Em detalhe, DA-PU exibiu desempenhos mecânicos incríveis com o alongamento na ruptura de 1900% e tenacidade de 175,9 MJ m ^-3 . Experimentos de tração cíclica e relaxamento de estresse provaram suas notáveis ​​propriedades de relaxamento anti-fadiga e anti-estresse. Mesmo em caso de deformação sob grande deformação ou alongamento de longo prazo, poderia ser quase completamente restaurado por reparo térmico a 60 ℃. A velocidade de autocura de DA-PU atingiu 1,0-6,15 μm min. ^-1 de 60 a 80 ° C, que foi gradualmente aumentado à medida que a temperatura aumentava.

Além disso, os pesquisadores fabricaram um sensor capacitivo extensível baseado em DA-PU, que mostrou notável elasticidade, propriedades anti-fadiga e autocura mesmo após deformação crítica e corte.

A estratégia pode lançar luz sobre a pesquisa e o desenvolvimento de uma série de materiais elásticos resistentes e autocuráveis, aplicados no campo da eletrônica elástica.