Un conductor elástico imprimible recientemente desarrollado retiene una alta conductividad incluso cuando se estira hasta cinco veces su longitud original, dice un equipo japonés de científicos. El nuevo material, producido en forma de tinta tipo pasta, se puede imprimir en varios patrones entextiles y superficies de goma como cableado extensible para dispositivos portátiles que incorporan sensores, así como también dan funciones de piel humana a los exteriores del robot.
El desarrollo de dispositivos portátiles como los que monitorean la salud o el rendimiento físico de una persona, como la frecuencia cardíaca o la actividad muscular, actualmente está en marcha con algunos productos que ya están en el mercado. Además, con la llegada de robots en áreas como la atención médica yminorista, además de la fabricación, es probable que las futuras aplicaciones de material conductor elástico sensible que pueda resistir la alta tensión del estiramiento aumenten con fiebre.
"Vimos la creciente demanda de dispositivos portátiles y robots", dice el profesor Takao Someya de la Escuela de Ingeniería de Graduados de la Universidad de Tokio, quien supervisó el estudio actual. "Sentimos que era muy importante crear conductores elásticos imprimibles para ayudar a cumplirla necesidad y darse cuenta del desarrollo de los productos ", agrega.
Para lograr un alto grado de estirabilidad y conductividad, los investigadores mezclaron cuatro componentes para crear su conductor elástico. Descubrieron que su pasta conductora consistía en escamas de plata Ag de tamaño micrométrico, caucho de flúor, surfactante de flúor, comúnmente conocido comouna sustancia que reduce la tensión superficial en líquido, y el solvente orgánico para disolver el caucho de flúor superó notablemente al conductor elástico que habían desarrollado previamente en 2015.
Sin estirar, las huellas impresas del nuevo conductor registraron 4,972 siemens por centímetro S / cm, alta conductividad utilizando la medida común para evaluar la conductancia eléctrica. Cuando se estira en un 200 por ciento, o hasta tres veces su longitud original, la conductividad mide 1,070S / cm, que es casi seis veces el valor del conductor anterior 192 S / cm. Incluso cuando se estira en un 400 por ciento, o hasta cinco veces su longitud original, el nuevo conductor retuvo una alta conductividad de 935 S / cm, elnivel más alto registrado para esta cantidad de estiramiento.
La ampliación con un microscopio electrónico de barrido SEM y un microscopio electrónico de transmisión TEM mostró que el alto rendimiento del conductor se debió a la autoformación de nanopartículas de plata Ag, una milésima parte del tamaño de las escamas de Agy se dispersó uniformemente entre las escamas en el caucho de flúor, después de que la pasta compuesta conductora se imprimió y calentó. "No esperábamos la formación de nanopartículas de Ag", comenta Someya sobre su sorprendente descubrimiento.
Además, los científicos descubrieron que al ajustar variables como el peso molecular del caucho de flúor, podían controlar la distribución y la población de nanopartículas, mientras que la presencia de surfactante y calentamiento aceleraba su formación e influía en su tamaño.
Para demostrar la viabilidad de los conductores, los científicos fabricaron sensores de presión y temperatura estirables totalmente impresos, que pueden detectar una fuerza débil y medir el calor cerca del cuerpo y la temperatura ambiente, conectados con los conductores elásticos imprimibles en los textiles.que se puede instalar fácilmente laminando sobre superficies presionando en caliente con calor y presión, tomó medidas precisas incluso cuando se estiró en un 250 por ciento. Esto es suficiente para acomodar áreas flexibles de alto estrés, como los codos y las rodillas, en ropa deportiva ajustada o ajustada a la forma oarticulaciones en brazos robóticos a menudo diseñados para superar las capacidades humanas y, por lo tanto, sufrir una mayor tensión.
El nuevo material, que es duradero y adecuado para métodos de impresión de alta capacidad como la impresión de serigrafía o serigrafía que puede cubrir grandes superficies, apunta a una fácil instalación y sus propiedades de formar nanopartículas de Ag que son una fracción del costo deLos copos Ag cuando se imprimen proporcionan una alternativa económica para realizar una amplia gama de aplicaciones para dispositivos portátiles, robóticos y dispositivos electrónicos deformables. El equipo ahora está explorando sustitutos para los copos Ag para reducir aún más los costos, mientras que también están buscando otros polímeros, como los que no contienen flúorgomas y varias combinaciones de materiales y procesos para fabricar conductores elásticos con alto rendimiento similar.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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