工程师们已经开发出一种导电水凝胶,可以让瘫痪患者更好地控制电子设备,或者让有语言障碍的人发声。
这种材料是由沙特阿拉伯KAUST(阿卜杜拉国王科技大学)的研究人员开发的,据称这种材料的延展性、自愈性和应变敏感性达到了新的极限。
KAUST材料科学与工程教授Husam Alshareef说:“我们的材料优于所有先前报道的水凝胶,并引入了新的功能。”
这项研究发表在科学的进步.
能够像人类皮肤一样伸缩、感知和伸展的智能材料可能会有很多应用,包括生物可降解贴片,帮助可穿戴电子设备和触觉灵敏的机器人设备愈合伤口。
这种材料是水凝胶和MXene金属碳化物的复合材料,可以拉伸超过3400%,并迅速恢复到原来的形状。它还附着在许多表面,包括皮肤。当它被切成碎片时,可以在重新连接后迅速自我修复。
“这种材料对拉伸和压缩的不同敏感性是一个突破性的发现,它为水凝胶的传感能力增加了一个新的维度,”第一作者、Alshareef实验室的博士后yyzhou Zhang说。
导电性水凝胶的信号可以清晰地区分不同的面部表情(2018 KAUST)
据KAUST称,这一新的维度可能在传感皮肤变化并将其转换为电子信号的应用中至关重要。研究小组发现,贴在使用者额头上的一块薄薄的材料可以区分不同的面部表情,比如微笑或皱眉。这种能力可以让极度瘫痪的病人控制电子设备和交流。
在类似的辅助应用中,连接在喉咙上的材料条可以将语音转换成电子信号。
“我们的材料在各种生物传感和生物医学应用中有真正的潜力,”合著者Kanghyuck Lee说。
进一步的医疗应用包括可释放药物促进愈合的柔性伤口覆盖物。除了附着在皮肤外,这些药物还可以应用于内部、病变器官上。该团队还设想开发一种智能材料,可以监控器官的体积和形状,并根据产生的信号改变药物释放。
在机器人技术应用中,这种材料可以用于机械的触控式手指延伸。
Alshareef表示:“这一技术具有巨大的商业化潜力。”