Een elektrisch geleidende hydrogel die rekbaar is, zelfgenezing en spanningsgevoeligheid voor nieuwe limieten is ontwikkeld bij KAUST. "Ons materiaal presteert beter dan alle eerder gerapporteerde hydrogels en introduceert nieuwe functionaliteiten, " zegt Husam Alshareef, hoogleraar materiaalkunde en techniek.

Slimme materialen die buigen, sense en stretch like skin hebben veel toepassingen voor apparaten die interageren met het menselijk lichaam. Mogelijkheden variëren van biologisch afbreekbare pleisters die wonden helpen genezen tot draagbare elektronica en aanraakgevoelige robottoestellen.

Het materiaal is een composiet van de waterhoudende hydrogel en een metaalcarbideverbinding die bekend staat als MXene. Naast de mogelijkheid om met meer dan 3400 procent uit te rekken, het materiaal keert snel terug naar zijn oorspronkelijke vorm en hecht op vele ondergronden, inclusief huid. Wanneer in stukken gesneden, het kan zichzelf snel herstellen bij herbevestiging.

"De verschillende gevoeligheid van het materiaal voor rekken en compressie is een baanbrekende ontdekking die een nieuwe dimensie toevoegt aan het waarnemingsvermogen van hydrogels, " zegt eerste auteur, Yizhou Zhang, een postdoc in het lab van Alshareef.

Deze nieuwe dimensie kan cruciaal zijn in toepassingen die veranderingen in de huid detecteren en deze omzetten in elektronische signalen. Een dunne plak van het materiaal bevestigd aan het voorhoofd van een gebruiker, bijvoorbeeld, kan onderscheid maken tussen verschillende gezichtsuitdrukkingen, zoals een glimlach of een frons. Dit vermogen zou patiënten met extreme verlamming in staat kunnen stellen elektronische apparatuur te bedienen en te communiceren.

Stroken van het materiaal dat aan de keel is bevestigd, hebben indrukwekkende mogelijkheden om spraak om te zetten in elektronische signalen. Hierdoor kunnen mensen met spraakproblemen duidelijk worden gehoord.

"Er is echt potentieel voor ons materiaal in verschillende biosensing- en biomedische toepassingen, ", zegt co-auteur Kanghyuck Lee.

Meer rechttoe rechtaan en uiterst bruikbare medische mogelijkheden omvatten flexibele wondbedekkingen die medicijnen kunnen afgeven om genezing te bevorderen. Deze kunnen intern worden toegepast, op zieke organen, naast het extern hechten aan de huid. Het team denkt ook aan de ontwikkeling van een slim materiaal dat het volume en de vorm van een orgaan kan volgen en de afgifte van medicijnen kan variëren op basis van de geproduceerde signalen.

Een ideaal potentieel zou zijn om zowel medische detectie als therapie te combineren. Andere spannende mogelijkheden liggen in robotica, waar het materiaal zou kunnen dienen in aanraakgevoelige vingerachtige verlengingen voor machines, bijvoorbeeld.

Er zijn ook mogelijkheden tegen namaak, met platen van het materiaal en geïntegreerde elektronica die zeer gevoelig blijken te zijn bij het detecteren van handtekeningen terwijl ze worden geschreven.

Het KAUST-team heeft een lange lijst met mogelijke toepassingen die nu verder kunnen worden onderzocht en ontwikkeld. "Er is een groot potentieel voor commercialisering, " concludeert Alshareef.

De studie is gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang .