Elektronisk hud strakt til nye grænser

En elektrisk ledende hydrogel, der kræver strækbarhed, selvhelbredende og belastningsfølsomhed over for nye grænser er udviklet på KAUST. "Vores materiale overgår alle tidligere rapporterede hydrogeler og introducerer nye funktionaliteter, " siger Husam Alshareef, professor i materialevidenskab og teknik.

Smarte materialer, der bøjer, sans og stræk som hud har mange applikationer til enheder, der interagerer med den menneskelige krop. Mulighederne spænder fra biologisk nedbrydelige plastre, der hjælper sårheling til bærbar elektronik og berøringsfølsomme robotanordninger.

Materialet er en komposit af den vandholdige hydrogel og en metalcarbidforbindelse kendt som MXene. Ud over at kunne strække sig med mere end 3400 procent, materialet kan hurtigt vende tilbage til sin oprindelige form og vil klæbe til mange overflader, inklusive hud. Når den er skåret i stykker, det kan hurtigt reparere sig selv ved gentilknytning.

"Materialets forskellige følsomhed over for strækning og kompression er en banebrydende opdagelse, der tilføjer en ny dimension til hydrogelernes sanseevne, " siger første forfatter, Yizhou Zhang, en postdoc i Alshareefs laboratorium.

Denne nye dimension kan være afgørende i applikationer, der registrerer ændringer i huden og konverterer dem til elektroniske signaler. En tynd plade af materialet fastgjort til en brugers pande, for eksempel, kan skelne mellem forskellige ansigtsudtryk, såsom et smil eller en panderynken. Denne evne kunne give patienter med ekstrem lammelse mulighed for at kontrollere elektronisk udstyr og kommunikere.

Strimler af materialet fastgjort til halsen har imponerende evner til at konvertere tale til elektroniske signaler. Dette kan gøre det muligt for personer med talebesvær at blive tydeligt hørt.

"Der er et reelt potentiale for vores materiale i forskellige biosensing og biomedicinske applikationer, " siger medforfatter Kanghyuck Lee.

Mere ligetil og ekstremt nyttige medicinske muligheder omfatter fleksible sårbelægninger, der kan frigive medicin for at fremme heling. Disse kan anvendes internt, på syge organer, ud over at klæbe eksternt til huden. Holdet forestiller sig også at udvikle et smart materiale, der kan overvåge volumen og formen af ​​et organ og variere lægemiddelfrigivelsen i henhold til producerede signaler.

Et ideelt potentiale ville være at kombinere både medicinsk sansning og terapi. Andre spændende muligheder ligger i robotteknologi, hvor materialet kunne tjene i berøringsfølsomme fingerlignende forlængelser til maskiner, for eksempel.

Der er også muligheder for at bekæmpe forfalskning, med plader af materialet og integreret elektronik, der viser sig at være meget følsomme til at detektere signaturer, mens de skrives.

KAUST-teamet har en lang liste over mulige applikationer, som nu kan udforskes og udvikles yderligere. "Der er et stort potentiale for kommercialisering, " slutter Alshareef.

Undersøgelsen er publiceret i Videnskabens fremskridt .