Forscher der University of California, Merced, haben ein flexibles, leitfähiges Material entwickelt, das eines Tages die Haltbarkeit tragbarer Geräte wie Smartwatches verbessern könnte. Das neue Material verfügt über eine adaptive Haltbarkeit, das heißt, es wird stärker, wenn es gedehnt oder gedehnt wird. Seltsamerweise wurde dieses Material von der Küche inspiriert.

Jessica Wang, die leitende Forscherin des Projekts, stellte fest, dass sich der Rührlöffel leicht durch die Mischung bewegen lässt, wenn Maisstärke und Wasser langsam miteinander verrührt werden. Wenn Sie den Löffel herausnehmen und versuchen, ihn wieder hineinzudrücken, erhalten Sie ein anderes Ergebnis. Dies ist das Verhalten nichtnewtonscher Flüssigkeiten. „Es ist, als würde man auf eine harte Oberfläche stechen und der Löffel passt nicht mehr hinein“, sagte Wang.

Das Ziel des Teams bestand darin, diese besondere Eigenschaft in festen leitenden Materialien zu simulieren. Um ihr Ziel zu erreichen, musste das Team die richtige Kombination konjugierter Polymere identifizieren, lange Streifen leitender Moleküle in Form von Spaghettisträngen. Die meisten flexiblen Polymere brechen, wenn sie wiederholten, schnellen oder starken Stößen ausgesetzt werden.

Die Forscher verwendeten zunächst eine wässrige Lösung aus vier Polymeren: spaghettiartige Poly(2-acrylamid-2-methylpropansulfonsäure), kürzere Polyanilinmoleküle und eine leitfähige Kombination namens Poly(3,4-ethylendioxythiophen)polystyrolsulfonat (PEDOT:PSS).

Sie haben die Formel optimiert, um die Leitfähigkeit und die adaptive Haltbarkeit zu verbessern. Beispielsweise verbessert die Zugabe von 10 % PEDOT:PSS zur Mischung die Leitfähigkeit und die adaptive Haltbarkeit.

Das Team versuchte auch, der Mischung kleine Moleküle hinzuzufügen, und stellte fest, wie jedes Additiv die Eigenschaften des Polymers veränderte. Letztendlich verbesserten positiv geladene Nanopartikelzusätze die adaptive Funktion am meisten.

„Das Hinzufügen positiv geladener Moleküle zu unserem Material macht es bei höheren Dehnungsraten stärker“, sagte Di Wu, ein Postdoktorand im Labor.

Praktische Anwendungen können integrierte Armbänder und Rückensensoren für Smartwatches sein, die den rauen Umgebungen des täglichen Lebens am menschlichen Handgelenk problemlos standhalten. Das flexible Material könnte auch medizinische Anwendungen finden und möglicherweise in tragbare Geräte wie Herz-Kreislauf-Sensoren oder Blutzuckermessgeräte integriert werden.

Wu und sein Team modifizierten sogar eine frühe Version des Materials, die für den 3D-Druck geeignet war, und erstellten eine Nachbildung einer menschlichen Hand, um ihr Potenzial für die Verwendung als Prothese zu demonstrieren.

„Es gibt viele potenzielle Anwendungsbereiche und wir sind gespannt, wohin uns diese neue, unkonventionelle Funktion führen wird“, sagte Wang.