_ Un sine stabil dinamic -sârmă vindecabilă pe bază de cuplare mecanico-electrică

Firmele foarte flexibile și conductoare joacă un rol crucial în integrarea și aplicarea dispozitivelor portabile. Cu toate acestea, stresul și deformarea frecventă în utilizare practică sunt predispuse să provoace daune structurale acestor fire, ducând la defectarea întregului modul. Firele auto-vindecabile sunt capabile să recupereze proprietățile mecanice și electrice atunci când se confruntă cu deteriorarea structurii, ceea ce oferă o soluție promițătoare la această problemă.

Cu toate acestea, aplicațiile practice ale firelor auto-vindecabile sunt împiedicate de fluctuațiile foarte mari rezistență electrică în condiții dinamice precum îndoire, apăsare, întindere și tremur, ceea ce reduce semnificativ acuratețea monitorizării continue a dispozitivelor purtate interconectate.

Pentru a depăși aceste blocaje, o echipă de cercetare condusă de prof. Hao Sun de la Universitatea Jiao Tong din Shanghai a dezvoltat o nouă familie de fire auto-vindecabile, stabile din punct de vedere dinamic, bazate pe cuplarea mecanică-electrică, care a fost inspirată de interacțiunea legăturilor de hidrogen și a forțelor van der Waals dintre miezul axonului și învelișul de mielină din axonul mielinizat. Echipa a folosit chimia supramoleculară pentru a îmbunătăți rezistența la tracțiune (35–73 MPa) a firelor auto-vindecabile, care au arătat o potrivire bună cu fibrele textile obișnuite (28–74 MPa).

Mai important, mecanica -efectul de cuplare electrică bazat pe hidrogen și legături de coordonare între componentele structurale (polimer auto-vindecabil) și conductoare (metal lichid GaInSn) au îmbunătățit semnificativ stabilitatea electrică a firelor auto-vindecabile în diferite medii dinamice. De exemplu, modificarea rezistenței acestor fire auto-vindecabile a fost mai mică de 0,7 ohmi la o tensiune mare de 500%, iar rezistența electrică a fost crescută cu mai puțin de 5% în diferite condiții dinamice, cum ar fi îndoire, presare, înnodare și spălare. .

Aceste fire sunt promițătoare pentru aplicații portabile datorită proprietăților lor mecanice, electrice și dinamice excelente. De exemplu, ar putea fi fabricată o platformă integrată de îngrijire a sănătății constând din senzori de temperatură, puls și K+, unitate de microcontroler, modul Bluetooth și baterie litiu-ion, care au fost interconectate folosind aceste fire auto-vindecabile, care au prezentat o fluctuație neglijabilă a rezistenței electrice a 3–4% sub lovire, apăsare și întindere, chiar și după rupere și vindecare.

În plus, a permis monitorizarea stabilă și precisă a activităților umane, chiar și în scenariul tremurului membrelor cauzat de boala Parkinson simulată. . Aceste rezultate au arătat importanța stabilității dinamice ridicate a firelor auto-vindecabile care a asigurat funcționarea fiabilă a dispozitivelor purtabile interconectate.

„Avem nevoie de fire auto-vindecabile care să își poată menține rezistența electrică în condiții dinamice, ceea ce este cheie pentru asigurarea preciziei și fiabilității dispozitivelor purtabile interconectate în aplicații practice.În încercările noastre de a atinge acest scop, observăm că sistemul nervos poate transmite în mod fiabil potențialele de acțiune neuronală chiar și în cazul unor deformări severe, ceea ce ne inspiră să propunem „mecanic- mecanism de cuplare electrică, concentrându-se pe îmbunătățirea interacțiunii interfaciale.

„De aceea, inovăm materiale polimerice auto-vindecabile prin chimie supramoleculară pentru a induce o interacțiune puternică cu metalul lichid GaInSn, obținând astfel fire auto-vindecabile stabile dinamic, care beneficiază scenarii practice purtabile”, a spus prof. Hao Sun.

„Într-o perspectivă mai largă, „cuplajul mecanic-electric” nostru poate deveni o strategie generală pentru a îmbunătăți stabilitatea dinamică a diferitelor materiale și dispozitive flexibile și poate beneficia o varietate de aplicații, cum ar fi îngrijirea medicală purtabilă, robotica inteligentă și electronica implantabilă."

(Fluierul)