Onderzoekers in China hebben een nieuw hybride geleidend materiaal gemaakt:deels elastisch polymeer, deels vloeibaar metaal - dat naar believen kan worden gebogen en uitgerekt. Circuits gemaakt met dit materiaal kunnen de meeste tweedimensionale vormen aannemen en zijn ook niet giftig. Het werk verschijnt 14 juni in het nieuwe interdisciplinaire tijdschrift iScience .

"Dit is de eerste flexibele elektronica die tegelijk zeer geleidend en rekbaar is, volledig biocompatibel, en geschikt om gemakkelijk over grootteschalen met microfunctieprecisie te worden vervaardigd, " zegt senior auteur Xingyu Jiang, een professor aan het National Center for Nanoscience and Technology. "We geloven dat ze brede toepassingen zullen hebben voor zowel draagbare elektronica als implanteerbare apparaten."

Het materiaal dat de onderzoekers maakten, wordt een metaal-polymeergeleider (MPC) genoemd, zo genoemd omdat het een combinatie is van twee componenten met zeer verschillende maar even wenselijke eigenschappen. De metalen zijn in dit geval geen bekende geleidende vaste stoffen, zoals koper, zilver, of goud, maar eerder gallium en indium, die bestaan ​​als dik, stroperige vloeistoffen die toch stroom doorlaten. De onderzoekers ontdekten dat het inbedden van klodders van dit vloeibare metaalmengsel in een ondersteunend netwerk van op siliconen gebaseerd polymeer mechanisch veerkrachtige materialen opleverde met voldoende geleidbaarheid om functionerende circuits te ondersteunen.

Dichtbij, de structuur van de MPC kan worden vergeleken met ronde eilanden van vloeibaar metaal die in een zee van polymeer drijven, met een vloeibare metalen mantel eronder om volledige geleidbaarheid te garanderen. De onderzoekers hebben met succes verschillende MPC-formuleringen uitgeprobeerd in verschillende toepassingen, onder meer in sensoren voor draagbare toetsenbordhandschoenen en als elektroden voor het stimuleren van de doorgang van DNA door de membranen van levende cellen.

"De toepassingen van de MPC zijn afhankelijk van de polymeren, " zegt eerste auteur Lixue Tang, een afgestudeerde student in de onderzoeksgroep van Jiang. "We gieten superelastische polymeren om MPC's te maken voor rekbare circuits. We gebruiken biocompatibele en biologisch afbreekbare polymeren wanneer we MPC's willen voor implanteerbare apparaten. we zouden zelfs zachte robots kunnen bouwen door elektroactieve polymeren te combineren."

In principe, de auteurs stellen dat hun methode voor het vervaardigen van MPC's, waarbij zeefdruk en microfluïdische patronen betrokken zijn, is geschikt voor elke tweedimensionale geometrie, evenals verschillende diktes en elektrische eigenschappen, afhankelijk van de concentraties van de te spuiten vloeibare metaalinkten. Deze veelzijdigheid zou direct kunnen leiden tot wenselijke biomedische toepassingen, zoals flexibele pleisters voor het identificeren en verlichten van hartaandoeningen.

"We wilden biocompatibele materialen ontwikkelen die kunnen worden gebruikt om draagbare of implanteerbare apparaten te bouwen voor het diagnosticeren en behandelen van ziekten zonder de kwaliteit van leven in gevaar te brengen, en we geloven dat dit een eerste stap is in de richting van een verandering in de manier waarop hart- en vaatziekten en andere aandoeningen worden behandeld, " zegt Jiang.