Forestil dig elektroniske enheder, der heler på samme måde som vores hud reparerer sig selv. Forskere ved DTU har udviklet et nyt materiale, der gør det muligt – et fleksibelt, robust og selvhelende materiale, der i fremtiden kan finde anvendelse inden for sundhedssektoren, robotteknik og meget mere. Dette nye materiale overvinder svaghederne ved de stive, skrøbelige elektroniske materialer, der bruges i dag, og som ikke kan reparere sig selv.
Ved hjælp af en innovativ tilgang har forskerne ved DTU kombineret de exceptionelle egenskaber ved grafen, en todimensional form for kulstof, der er ekstremt stærk og har stor elektrisk ledningsevne, med det gennemsigtige polymer PEDOT: PSS.
PEDOT: PSS er også elektrisk ledende og f.eks. bruges i fleksibel elektronik og undertiden som transparente elektroder i solceller. Når disse to dele blandes, forvandler de det, der normalt er et svagt, geléagtigt materiale, til et solidt, fleksibelt, selvhelende elektronisk materiale.
”De enheder, der findes i dag, og som har selvhelende, bløde og responsive egenskaber, formår ofte ikke at integrere alle disse egenskaber i en enkelt, skalérbar og sammenhængende platform. Og det er netop det, jeg mener, vi har opnået,” siger Alireza Dolatshahi-Pirouz, lektor ved DTU Health Tech og hovedforfatter til en nylig artikel i Advanced Science, der beskriver deres resultater: Self‐Maintainable Electronic Materials with Skin‐Like Characteristics Enabled by Graphene‐PEDOT:PSS Fillers
”Vores hudinspirerede materiale er multifunktionelt, udstyret med de ønskede taktile egenskaber og specielt designet til brug i elektroniske enheder. Det kan åbne dørene for mere avancerede og alsidige teknologier, der kan integreres tættere med menneskekroppen og omgivelserne.”
Fleksibelt og selvreparerende
En af de mest lovende egenskaber ved det nye materiale er dets evne til at selvhele. Hvis det beskadiges, kan det hele sig på få sekunder, ligesom menneskets hud heler efter f.eks. et snit.
Derudover er materialet ekstremt formbart og kan strækkes op til seks gange sin oprindelige længde og stadig hoppe tilbage til sin oprindelige form. Det gør det velegnet til integration i bærbare og bløde robotanordninger, som kræver, at materialerne kan bevæges og bøjes uden at miste deres ydeevne.
Det kan også kontrollere varme og registrere en række miljøfaktorer, såsom tryk, temperatur og pH-niveauer, hvilket kan gøre det meget anvendeligt i sundhedsovervågningssystemer, der skal holde styr på vitale tegn og tilpasse sig ændringer i kroppen.
Elektronik fremstillet af dette materiale kan derfor ifølge forskerne være amorft og formskiftende, i stand til at tilpasse sig omgivelserne, og i stand til at genoprette sig efter skader på samme måde som biologiske systemer.
"Det faktum, at materialet kan selvhelbrede, regulere varme og overvåge vitale tegn, gør det velegnet til brug i en lang række udstyr, siger Alireza Dolatshahi-Pirouz:
”Rumdragter er nærliggende at tænke på, men jeg tror dog, at vi vil finde de mest relevante anvendelser for den enkelte borger inden for sundhedssektoren. Vi kunne for eksempel indarbejde det i bandager, der overvåger, hvordan et sår heler, eller i enheder, der kontinuerligt overvåger hjertefrekvens og temperatur. Materialets strækbare egenskaber gør det ideelt til minimalt invasive operationer eller implantater. Og vi kan let forestille os proteser, der er mere behagelige at have på og har bedre ydeevne.”
I øjeblikket fortsætter forskerne deres arbejde og undersøger metoder til at fremstille det i større skala med det formål at bane vejen for anvendelser i virkeligheden.
