Синтезирован гель с очень высокой электропроводностью

Ученые из Стэнфордского университета изобрели электропроводный гель, который можно наносить на поверхность с помощью струйного принтера.

Этот материал, который создали Чженан Бао (Zhenan Bao), доцент химических технологий, Йи Цуи (Yi Cui), доцент материаловедения и технических наук, а также их коллеги из лаборатории, является своего рода гидрогелем, или желе. По своим свойствам оно напоминает биологическую ткань, но при этом проводит электричество, как металл или полупроводник.

Исследователи изучают свойства гидрогеля, полученного в лаборатории Бао. Подпись: Linda A. Cicero/Stanford News Service

Такое сочетание характеристик может привести к успешному созданию биологических датчиков и устройств аккумуляции энергии. Этому исследованию посвящена публикация в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Гель был изготовлен путем связывания длинных цепочек органического соединения анилина с фитиновой кислотой, которое в природе встречается в растительных тканях. Молекула фитиновой кислоты может захватить до шести полимерных цепей, благодаря чему это вещество можно использовать для образования большой сети связанных молекул.

К настоящему времени уже созданы коммерчески доступные проводящие полимеры, однако все они образуют однородную пленку без наноструктур. В отличие от них, гидрогель имеет губчатую структуру, поры который многократно увеличивают его поверхностную площадь, повышая тем самым количество удерживаемого заряда и электропроводность.

Поскольку материал находится в жидкой фазе до тех пор, пока не отвердеет на последнем этапе синтеза, его можно нанести на поверхность путем разбрызгивания струйным принтером. Оказавшись на ней, он превращается в гель.

Замечательные электрические свойства геля также обусловлены необычной структурой материала. Большинство гидрогелей состоит из огромного числа электроизолирующих молекул, что снижает способность этих материалов проводить электрический ток. Однако небольшая добавка фитиновой кислоты, связывающей полимерные цепочки, существенно повышает электропроводность гидрогеля.

Сходство этого вещества с биологическими тканями, его большая поверхностная площадь и электрические характеристики позволяют использовать для обмена электрическими сигналами между биологическими системами и технологическим оборудованием.

Полученный гидрогель можно применять во многих устройствах, начиная с медицинских датчиков, лабораторных биологических сенсоров и заканчивая биотопливными элементами и конденсаторами с высокой энергетической плотностью (суперконденсаторами).

Источник: ScienceDaily

Оставьте отзывОтмена