Keo dẫn điện hứa hẹn thế hệ cảm biến sinh học và thiết bị lưu trữ năng lượng mới

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford đã tạo ra một loại keo mới có khả năng cảm nhận và hoạt động giống như các mô sinh học, nhưng lại dẫn điện như kim loại hoặc chất bán dẫn. Loại keo này cũng có thể được in hay phun như một chất lỏng trước khi chuyển thành dạng chất keo. Các nhà nghiên cứu cho rằng sự kết hợp các đặc tính này cung cấp một tiềm năng mới cho việc phát triển các loại cảm biến sinh học và các thiết bị lưu trữ năng lượng.

Loại vật liệu giống như thạch này được tạo ra bởi phó giáo sư về hóa học kỹ thuật Zhenan Bao , phó giáo sư Yi Cui cùng với các thành viên của phòng thí nghiệm, bằng cách liên kết các chuỗi dài của hợp chất hữu cơ anilin với nhau bằng axit phytic, một dạng phốt pho lưu trữ chủ yếu trong các mô thực vật. Khả năng kết nối đến sáu chuỗi polymer cùng lúc của axit này cho phép tạo ra một mạng lưới lớn thông qua liên kết để định hình.

Tiến sĩ Guihua Yu, phó giáo sư Zhenan Bao và Lijia Pan thử nghiệm loại hydrogel dẫn điện mới

Khác với các loại polymer dẫn điện thương mại hiện nay dạng màn mỏng mà không có cấu trúc nano, loại keo liên kết mới tạo ra một cấu trúc phức tạp giống như bọt biển. Vô số các lỗ nhỏ có tác dụng mở rộng diện tích của bề mặt keo, tăng khả năng lưu trữ, hóa học và tốc độ phản ứng điện.

Và bởi khả năng linh hoạt của nó chứ không cố định cho đến khi tạo hình sau cùng, nó có thể được thao tác và sử dụng một cách dễ dàng. Bằng cách in hoặc phun như là một dạng dung dịch lỏng, các nhà sản xuất có thể tạo ra các cấu trúc điện cực phức tạp với chi phí thấp, trước khi định hình về dạng keo.

Trái với hầu hết các loại hydrogel – được liên kết bởi nhiều phân tử cách điện, làm giảm khả năng dẫn điện tổng thể, loại hydrogel mới có tính dẫn điện khá cao bởi axit phytic là một loại tạp chất xúc tác có thể tạo ra các mắc xích nạp cho các chuỗi phân tử mà nó liên kết liên kết.

Cui  cho biết độ dẫn điện của loại keo này là “tốt nhất mà ta có thể nhận được đối với quá trình này”, với một dung lượng nạp khá cao và khả năng đáp ứng nhanh các ứng dụng nạp bất thường. Các nhà nghiên cứu nói rằng, với những khả năng điện kết hợp với các tính chất tương tự của mô sinh học và diện tích bề mặt lớn, nó cũng phù hợp để chế tạo các thiết bị giao tiếp giữa phần cứng và công nghệ sinh học, như các đầu dò y tế và cảm biến thí nghiệm, cũng như các tế bào nhiên liệu sinh học và tụ điện có mật độ năng lượng lớn.

Quan trọng nhất, loại keo này có khả năng chế tạo dễ dàng và giá rẻ để sản xuất. “Nó được tạo bởi các hợp chất thương mại sẵn có hiện nay”, Bao nói.

Nghiên cứu này đã được công bố trong tạp chí Proceedings của Học viện khoa học quốc gia (PNAS)

Nguồn : Gizmag

Gadget@Meslab,.. (Biên dịch)

Authors

*

Top