Sensori del futuro: materiali 3D autoadesivi e ultra-conducenti per wearable intelligenti

RomeRicercatori della Penn State hanno sviluppato un materiale stampato in 3D che è morbido, estensibile e autoassemblante. Questo innovativo materiale è ideale per dispositivi indossabili, robot morbidi ed elettronica cutanea. Conduce l'elettricità efficacemente senza bisogno di passaggi aggiuntivi, risolvendo un grande problema dei metodi precedenti.

Il nuovo materiale è una fusione di:

• Metallo liquido
• Miscela di polimero conduttivo (PEDOT:PSS)
• Poliuretano idrofilo

Quando viene stampato e riscaldato, le particelle di metallo liquido sulla superficie inferiore del materiale formano un percorso conduttivo. Le particelle sulla superficie superiore si ossidano, creando uno strato isolante. Questo sistema presenta due vantaggi. Lo strato conduttivo è essenziale per trasmettere informazioni ai sensori, come quelli per l'attività muscolare e la tensione sul corpo, mentre lo strato superiore isolante impedisce la dispersione dei segnali, garantendo dati più precisi.

Tao Zhou, professore assistente alla Penn State, ha guidato la ricerca. Ha spiegato che ottenere conduttori soffici ed estensibili è stato un obiettivo per dieci anni. I conduttori a base di metallo liquido avevano mostrato potenziale grazie alla loro eccellente conducibilità elettrica, tuttavia richiedevano passaggi aggiuntivi come stiramento, compressione o l'uso di laser per funzionare. Questi processi aggiuntivi li rendevano complessi e causavano problemi come perdite di metallo liquido.

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La capacità di stampare in 3D questi materiali ha semplificato notevolmente la creazione di dispositivi indossabili. Questo progresso è promettente per numerosi usi, specialmente nella tecnologia assistiva per le persone con disabilità. La facilità di fabbricazione e l'alta affidabilità di questi sensori possono portare a dispositivi indossabili migliori e più efficaci.

Il team di ricerca comprendeva gli studenti di dottorato Salahuddin Ahmed, Marzia Momin, Jiashu Ren e Hyunjin Lee. Il loro lavoro è stato finanziato dal Programma di Sovvenzioni Collaborativo tra la National Taipei University of Technology e Penn State, dal Dipartimento di Ingegneria, dal Materials Research Institute e dagli Huck Institutes of the Life Sciences della Penn State.

Materiali altamente conduttivi, morbidi e allungabili potrebbero notevolmente migliorare i dispositivi indossabili. Ciò potrebbe portare a sistemi di monitoraggio della salute più avanzati, robot morbidi più efficienti e migliori elettronica integrata nella pelle. Con metodi più semplici per produrre questi materiali e prestazioni affidabili, potrebbero presto diventare lo standard dell'industria.

La Penn State ha sviluppato un nuovo materiale stampa 3D che può autoassemblarsi ed è ideale per la tecnologia indossabile. Questo materiale è altamente conduttivo, elastico e si autoassembla, rendendolo perfetto per nuovi sensori e dispositivi. Promette grandi miglioramenti in campi come la sanità e la robotica.