p Pesquisadores da Universidade de Houston estão relatando um avanço no campo da ciência e engenharia de materiais com o desenvolvimento de um atuador eletroquímico que usa nanotubos semicondutores orgânicos especializados (OSNTs). p Atualmente nos primeiros estágios de desenvolvimento, o atuador se tornará uma parte fundamental da pesquisa, contribuindo para o futuro da robótica, ciências bioeletrônicas e biomédicas.

p "Dispositivos eletroquímicos que transformam energia elétrica em energia mecânica têm uso potencial em inúmeras aplicações, variando de soft robótica e microbombas a microlentes de autofoco e bioeletrônica, "disse Mohammad Reza Abidian, professor associado de engenharia biomédica na UH Cullen College of Engineering. Ele é o autor correspondente do artigo "Organic Semiconductor Nanotubes for Electrochemical Devices, "publicado no jornal Materiais Funcionais Avançados, que detalha a descoberta.

p Movimento significativo (que os cientistas definem como atuação e medem como tensão de deformação) e tempo de resposta rápido têm sido objetivos elusivos, especialmente para dispositivos atuadores eletroquímicos que operam em líquido. Isso ocorre porque a força de arrasto de um líquido restringe o movimento do atuador e limita o transporte e o acúmulo de íons nos materiais e estruturas do eletrodo. No laboratório de Abidian, ele e sua equipe aprimoraram os métodos de contornar essas duas pedras de tropeço.

p "Nosso dispositivo eletroquímico de nanotubo semicondutor orgânico exibe alto desempenho de atuação com transporte e acúmulo de íons rápidos e dinâmica ajustável em eletrólitos de polímero líquido e gel. Este dispositivo demonstra um excelente desempenho, incluindo baixo consumo de energia / esforço, uma grande deformação, resposta rápida e excelente estabilidade de atuação, "Abidian disse.

p Este excelente desempenho, ele explicou, decorre da enorme área de superfície efetiva da estrutura nanotubular. A área maior facilita o transporte e acúmulo de íons, o que resulta em alta eletroatividade e durabilidade.

p "Os valores de baixo consumo de energia / deformação para este atuador OSNT, mesmo quando opera em eletrólito líquido, marca uma profunda melhoria em relação aos atuadores eletroquímicos relatados anteriormente que operam em líquido e ar, "Disse Abidian." Nós avaliamos a estabilidade a longo prazo. Este atuador de nanotubo semicondutor orgânico exibiu estabilidade superior a longo prazo em comparação com atuadores baseados em polímero conjugado relatados anteriormente operando em eletrólito líquido. "

p Juntando-se a Abidian no projeto estavam Mohammadjavad Eslamian, Fereshtehsadat Mirab, Vijay Krishna Raghunathan e Sheereen Majd, todos do Departamento de Engenharia Biomédica da UH Cullen College of Engineering.

p Os semicondutores orgânicos usados, chamados polímeros conjugados, foram descobertos na década de 1970 por três cientistas - Alan J. Heeger, Alan MacDiarmid e Hideki Shirakawa - que ganhou um prêmio Nobel em 2000 pela descoberta e desenvolvimento de polímeros conjugados.

p Para um novo tipo de atuador ofuscar o status quo, o produto final deve provar não apenas ser altamente eficaz (neste caso, em eletrólito de polímero líquido e gel), mas também que pode durar.

p "Para demonstrar aplicações potenciais, projetamos e desenvolvemos uma sonda neural móvel em escala de mícron que se baseia em microatuadores OSNT. Esta microssonda pode potencialmente ser implantada no cérebro, onde gravações de sinais neurais que são adversamente afetadas, por tecido danificado ou deslocamento de neurônios, pode ser melhorado ajustando a posição dos microcantilevers móveis, "disse Abidian.

p A próxima etapa é o teste em animais, que será realizado em breve na Universidade de Columbia. Os primeiros resultados são esperados até o final de 2021, com testes de longo prazo a seguir.

p "Considerando as conquistas até agora, prevemos que esses novos dispositivos eletroquímicos baseados em OSNT ajudarão a avançar a próxima geração de robótica leve, músculos artificiais, bioeletrônica e dispositivos biomédicos, "Abidian disse.