Источник: Университет науки и технологий Пхохана (POSTECH)
Краткое содержание
Группа исследователей разработала новый ионный проводник, который является водостойким, термостабильным и гибким. Этот материал может использоваться в будущем для создания эластичных сенсоров измерения температуры тела и других растягиваемых электронных устройств.
О исследовании
Пандемия нового коронавируса, возникшая в последние годы, ещё раз показала важность карантина и профилактических мер. Одним из наиболее важных показателей при контроле состояния здоровья человека является температура тела. Поэтому точное и быстрое измерение температуры имеет большое значение.
В связи с этим исследовательская группа разработала растягиваемый и гибкий полимерный ионный проводник, который можно использовать для создания нового поколения гибких температурных сенсоров. Такие сенсоры могут быть встроены в одежду, размещены на теле человека или использоваться для управления движением искусственных мышц.
Профессор Тайхо Парк и его студент Джунву Ли из факультета химической инженерии POSTECH совместно с исследователями из Наньянского технологического университета разработали термостойкий и гибкий ионный проводник, используя водный растворитель. Результаты исследования были опубликованы в онлайн-версии научного журнала.
Проблемы существующих материалов
Хотя для создания ионных проводников уже разработано множество материалов, многие из них имеют определённые недостатки.
Например:
-
Полупроводниковые устройства, используемые в электронных приборах, могут терять свои свойства из-за механического напряжения при растяжении или сжатии.
-
Резиновые материалы с наночастицами серебра требуют сложного процесса производства и не являются прозрачными.
-
Гидрогелевые материалы быстро высыхают и теряют свою эластичность.
Новый полимерный материал
Для решения этих проблем исследовательская группа разработала новый полимер под названием P(SPMA-r-MMA), содержащий ионные боковые цепи и химически связанные полимерные цепи.
При создании ионных проводников важным является процесс растворения при комнатной температуре. Новый полимер был обработан водным растворителем и нанесён в виде тонкой плёнки.
Этот метод:
-
проще традиционных технологий
-
не требует использования токсичных растворителей
-
подходит для массового производства.
Свойства материала
Разработанный ионный проводник обладает следующими характеристиками:
-
высокая термическая стабильность
-
эластичность и способность растягиваться
-
способность к самовосстановлению после повреждений.
Используя этот материал, исследовательская группа создала актуатор, устойчивый к температуре до 100 °C, а также гибкий температурный сенсор, который можно применять непосредственно на теле человека.
Мнение исследователей
Один из авторов исследования, Джунву Ли, отметил:
«Это один из первых примеров разработки полимерного ионного проводника для растягиваемых электронных устройств с использованием водного растворителя вместо токсичных химических растворителей. Разработанный нами материал может растягиваться, самовосстанавливаться и обладает высокой термической стабильностью. Мы ожидаем, что наше исследование окажет значительное влияние на развитие индустрии растягиваемой электроники».
Заключение
Технология нового полимерного ионного проводника является важным шагом в развитии гибкой электроники и сенсоров, применяемых на теле человека. В будущем она может широко использоваться в таких областях, как медицинская диагностика, умная одежда и системы искусственных мышц.