Et termometer, der kan strækkes og deformeres af vand

De seneste udbrud af den nye coronavirus har understreget vigtigheden af ​​karantæne og forebyggelse mere end nogensinde. Når vi overvåger ændringer i vores krop, kropstemperaturen måles først, så det er meget vigtigt at måle temperaturen nøjagtigt og hurtigt. I denne forbindelse et forskerhold udviklede for nylig en strækbar og deformerbar polymer ionisk leder til at realisere en termisk sensor, der kunne måle kropstemperatur ved simpel kontakt, som at bære tøj eller give hånd, og en aktuator, der kunne kontrollere bevægelse af kunstig muskel.

Prof. Taiho Park og hans elev, Junwoo Lee fra POSTECH Department of Chemical Engineering udviklede en termisk stabil og fleksibel ionisk leder ved at bruge vandopløsningsmiddel i en fælles forskningsindsats med Nanyang Technological University for første gang. Deres forskningsresultater blev offentliggjort i den seneste udgave af onlineversionen af Avancerede materialer , det mest anerkendte tidsskrift inden for materialevidenskab.

Der er udviklet forskellige materialer til ioniske ledere, dog med begrænsninger at overvinde. En halvlederenhed, der bruges i de fleste elektroniske enheder, har et problem med nedsat elektronisk ydeevne på grund af mekanisk belastning, når den strækkes eller trækkes sammen. Også, gummi med nano-sølv partikler kræver en vanskelig proces og er ikke gennemsigtig. Hydrogelioner tørres let ud og mister deres fleksibilitet.

For at løse disse problemer, forskerholdet designede en P (SPMA-r-MMA) polymer med forskellige forhold mellem ioniske sidekæder og kemisk forbundne ioniske materialer med polymerkæder. Når man laver en ionisk leder, det er afgørende at have en opløsningsproces ved stuetemperatur. Så, den nyudviklede polymerioniske leder blev behandlet med vand som opløsningsmiddel og dækket med tynd film. Processen var meget enklere end de konventionelle, og den brugte ikke giftige opløsningsmidler og kunne masseproduceres.

Den kemisk forbundne ionleder var termisk stabil og strækbar. Også, det var selvhelbredende, idet det kunne genoprette sin struktur, når det blev revet i stykker eller knækket. Forskerholdet brugte denne ioniske leder til at realisere en aktuator, der er termisk stabil op til 100°C, og en fleksibel termisk sensor, der kan anvendes på kroppen for første gang.

Junwoo Lee, der udførte forskningen, sagde, "Dette er det første eksempel på udvikling af en polymer ionisk leder, som bruges i en næste generations strækbar enhed, ved at lette et vandopløsningsmiddel i stedet for et giftigt kemisk opløsningsmiddel. Den polymer ioniske leder, som vi udviklede denne gang, er strækbar, selvhelbredende og termisk stabil. Af denne grund, vi forventer, at vores forskning vil have stor indflydelse på industrien for strækbare, bærbare elektroniske enheder."