Các nhà nghiên cứu tại Đại học Kỹ thuật Cockrell, Texas, đã phát minh một loại gel có thể “tự chữa lành”, hỗ trợ cho việc sửa chữa và kết nối các mạch điện tử, tạo ra cơ hội phát triển các thiết bị điện tử dẽo, cũng như cảm biến sinh học, và pin sạc như một thiết bị lưu trữ năng lượng.
Gel tự chữa lành hỗ trợ việc sửa chữa mạch điện tử
Mặc dù xu hướng công nghệ ngày nay là các các thiết bị điện tử nhẹ hơn, dẽo hơn, có thể gấp lại được, thậm chí là có thể cuộn được, thì trong khi đó, các vi mạch điện tử hiện tại không cho phép uốn cong linh hoạt và “tự chữa lành” vết nứt/ vết gãy nhiều lần trong điều kiện hao mòn tự nhiên.
Cho đến bây giờ, vật liệu “tự chữa lành” hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng kích thích tố bên ngoài như: ánh sáng hoặc sức nóng để “tự chữa lành”. “Siêu gel” cần phải có tính dẫn điện cao, tính cơ học và tính “tự chữa lành” điện tử.
“Trong thập kỷ qua, chủ đề vật liệu “tự chữa lành” cho nhiều ứng dụng đã được các nhà nghiên cứu công bố, nhưng đây lại là lần đầu tiên đối với vật liệu không cần kích thích tố từ bên ngoài”. Trợ lý của giáo sư kỹ thuật cơ khí Guihua Yu, người đã phát triển loại gel mới này cho biết. “Không cần làm nóng hoặc chiếu sáng để chữa lành vật liệu bị nứt/ gãy bên trong mạch điện hoặc pin, vốn là các thiết bị rất cần được phục hồi.
Yu và đội của ông đã tạo ra một loại gel “tự chữa lành” bằng cách kết hợp hai loại gel: một là gel “tự chữa lành” kim loại và hai là polime hydrogel – một chất dẫn điện.
Các nhà nghiên cứu đã mô tả cách họ gia tăng tính năng dẫn điện của các phân tử pha lê và các khả năng thấm polyme hydrogel. Họ đã đạt được độ dẫn điện gấp 10 lần so với các polyme hydrogel khác được sử dụng trong các loại pin sạc thông thường. Cấu trúc phân tử nano đã giúp cho gel có cấu trúc phân tử nhỏ nhất nhằm tăng hiệu quả sạc điện và chuyển năng lượng.
Yu đã từng giới thiệu gel hydrid “tự chữa lành”. Thành phần thứ hai của gel hybrid là gel siêu phân tử phối thể kim loại (metal-ligand supramolecular gel). Việc sử dụng phân tử terpyridine tạo khuôn và nguyên tử kẽm như một cấu trúc phân tử keo, phân tử có cấu trúc tự ráp lại, làm cho chất liệu có khả năng tự làm lành sau khi bị bẽ gãy.
Để tạo cấu trúc phân tử mạch điệu “tự chữa lành”, ông Yu tin rằng gel tự làm lành sẽ không thay thế các loại kim loại dẫn điện, nhưng có thể được sử dụng như một mối nối mềm, để nối các đoạn mạch điện.
“Loại gel này có thể sử dụng cho các mối nối nơi mà dễ xảy ra tình trạng nứt/ gãy”, ông Yu nói. “Nếu ngày nào đó, bạn có thể dán gel vào mối nối, điều này sẽ khiến cho mạch điện tử trở nên chắc chắn và khó bẻ gãy hơn.
Đội nghiên cứu của ông Yu đã tìm ra các ứng dụng khác, bao gồm ứng dụng trong ngành y khoa và lưu trữ năng lượng, là mảng nghiên cứu có tiềm năng lớn đối với các thiết bị sử dụng pin và có thể sạc điện.
Nghiên cứu của ông Yu đã nhận được nguồn tài trợ từ Quỹ Khoa học Quốc gia (National Science Foundation), Hội Hóa học Hoa Kỳ (American Chemical Society), Tổ chức Welch (Welch Foundation) và Tập đoàn 3M.
(Theo Science Daily)
