Самовосстанавливающиеся провода играют важную роль в интеграции и применении носимых устройств благодаря своей высокой гибкости и проводимости. Однако, частые нагрузки и деформации при практическом использовании могут привести к структурным повреждениям этих проводов, что в свою очередь может привести к отказу всего модуля.
Самовосстанавливающиеся провода способны восстанавливать механические и электрические свойства при повреждении структуры, что представляет собой многообещающее решение данной проблемы. Однако, практическое применение самовосстанавливающихся проводов ограничивается высокой изменчивостью электрического сопротивления в динамических условиях, таких как изгибы, нажимы, растяжения и вибрации, что существенно снижает точность непрерывного мониторинга взаимосвязанных носимых устройств.
Для преодоления этих проблем, исследовательская группа под руководством профессора Хао Суна из Шанхайского университета Цзяотун разработала новую группу динамически стабильных самовосстанавливающихся проводов на основе механико-электрического взаимодействия, которое было вдохновлено взаимодействием водородных связей и сил ван-дер-Ваальса между аксоном и миелиновой оболочкой в миелинизированном аксоне. То есть по аналогии со связями нейронов в мозге.
Группа использовала супрамолекулярную химию для улучшения прочности на растяжение (35-73 МПа) самовосстанавливающихся проводов, которые показали хорошее соответствие с обычными текстильными волокнами (28-74 МПа). Более важно то, что механико-электрическое взаимодействие на основе водородных и координационных связей между структурными (самовосстанавливающийся полимер) и проводящими (жидкий металл GaInSn) компонентами значительно улучшило электрическую стабильность самовосстанавливающихся проводов в различных динамических условиях.
Например, изменение сопротивления этих проводов составляло менее 0,7 Ом при высокой деформации в 500%, а электрическое сопротивление увеличивалось менее чем на 5% при различных динамических условиях, таких как изгибы, нажимы, узлы и стирка. Эти провода обладают отличными механическими, электрическими и динамическими свойствами, что делает их перспективными для носимых устройств.
«Нам нужны самовосстанавливающиеся провода, способные сохранять свое электрическое сопротивление в динамических условиях, что является ключом к обеспечению точности и надежности взаимосвязанных носимых устройств в практических приложениях. Пытаясь достичь этой цели, мы замечаем, что нервная система может надежно передают нервные потенциалы действия даже при сильных деформациях, что вдохновляет нас предложить механизм «механико-электрической связи», фокусирующийся на усилении межфазного взаимодействия. Поэтому мы разрабатываем инновационные самовосстанавливающиеся полимерные материалы с помощью супрамолекулярной химии , чтобы вызвать сильное взаимодействие с жидким металлом GaInSn, тем самым достигая динамически стабильных самовосстанавливающихся проводов, которые полезны для практических носимых устройств», — сказал профессор Хао Сунь.
Источник:
Шуо Ван и др., Динамически стабильная самовосстанавливающаяся проволока на основе механо-электрической связи (Shuo Wang et al, A dynamically stable self-healable wire based on mechanical–electrical coupling), National Science Review (2024). DOI: 10.1093/nsr/nwae006
-------------------------------------
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, реакциями и комментариями, а также подписавшись на наши страницы на других площадках и на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!
