Ảnh minh họa.
Trong lĩnh vực chế tạo robot, kim loại nặng mang đến những lợi thế về sức bền, sức chống chịu hay độ dẫn điện. Tuy nhiên, chúng lại quá nặng nề và không linh động – những đặc tính không thích hợp cho việc sản xuất "làn da" của robot.
Trong khi đó, Hydrogels (một vật liệu từ polyme) lại nhẹ hơn, có tính co giãn cao và thân thiện với môi trường. Những tính chất đó khiến nó trở thành lựa chọn số một trong sản xuất kính áp tròng hay công nghệ tái tạo mô.
Mặc dù có những ưu điểm vượt trội như thế, hydrogels có khả năng dẫn điện kém, từ đó không thực sự phát huy được thế mạnh của mình trong những phát minh cần ứng dụng điện sinh học hay vi mạch.
(Nguồn: Soft Machines Lab)
Từ hai vấn đề hóc búa trên, những nhà nghiên cứu tại Đại học Carnegie Mellon (Mỹ) đã sáng chế ra một hỗn hợp hydrogel bạc độc đáo, có khả năng dẫn điện cao của kim loại nhưng đồng thời giữ được kết cấu mềm dẻo và khả năng co giãn của hydrogels.
Nhóm nghiên cứu này đã nhúng các mảnh bạc "tí hon" vào hỗn hợp polyacrylamide-alginate hydrogel. Sau khi trải qua quá trình khử nước một phần, các mảnh bạc hình thành một màng lưới thẩm thấu có khả năng dẫn diện đồng thời vẫn giữ tính bền cùng khả năng co giãn cơ học.
Bằng cách điều khiển quá trình khử nước và hút nước, các tinh thể bạc có thể dễ dàng liên kết hoặc tách rời, tạo thành các liên kết điện đảo chiều.
Những nỗ lực trước đây trong việc kết hợp kim loại và hydrogels cho thấy sự hóc búa khi phải lựa chọn giữa tính dẫn diện cao hay khả năng co giãn.
Giáo sư Majidi và đồng nghiệp cuối cùng cũng tìm ra cách giải quyết vấn đề trên dựa trên chuyên môn của họ trong lĩnh vực phát triển chất đàn hồi dẫn điện đồng thời có thể co giãn với kim loại lỏng.
Hợp chất bạc-hydrogel có thể in bằng các phương pháp tiêu chuẩn như công nghệ in thạch bản stencil, tương tự với in lụa.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật này để phát triển các điện cực được gắn trên da, từ đó có khả năng kích thích điện thần kinh cơ (NMES). Theo giáo sư Majidi, hợp chất này có thể dung trên da người và "giống hệt một lớp mô thần kinh thứ hai trên da của bạn."
Trong tương lai, loại hợp kim này được kỳ vọng sẽ được sử dụng trong việc điều trị rối loạn cơ hoặc khó khăn trong quá trình vận động, có thể kể đến như bệnh nhân Parkinson hay những người bị tai biến.
Nguồn: Nano Werk