Trong lĩnh vực chế tạo robot, kim loại là vật liệu được sử dụng nhiều do có độ bền và độ dẫn điện cao. Tuy nhiên, chúng nặng và cứng nên không thích hợp để thiết kế những bộ phận yêu cầu sự mềm dẻo, linh hoạt. Các nhà khoa học đã nhận thấy hydrogel là vật liệu tiềm năng có thể thay thế kim loại trong các thiết kế trên.
Robot thân mềm lấy cảm hứng từ cá đuối có sử dụng Ag-hydrogel
Hydrogel là vật liệu có trọng lượng nhẹ, co giãn tốt và có độ tương thích sinh học cao. Nó bao gồm các chuỗi polyme liên kết ngang có tính ưa nước, đôi khi được tìm thấy dưới dạng gel, trong đó nước là môi trường phân tán. Tuy nhiên, độ dẫn điện của hydrogel tương đối nhỏ (< 100 S/cm), nên khó có có thể ứng dụng cho các mạch kỹ thuật số và các thiết bị điện tử sinh học. Để khắc phục hạn chế đó, nhóm nghiên cứu đã thử sử dụng hỗn hợp gồm hydroge và chất độn dẫn điện bằng bạc để tăng tính dẫn điện của vật liệu.
Các mảnh bạc có kích thước nhỏ (micromet) được đặt lơ lửng trong ma trận hydrogel polyacrylamide-alginate. Sau khi trải qua quá trình khử nước một phần, các mảnh này hình thành các mạng lưới màu có khả năng dẫn điện, bền với các biến dạng cơ học. Bằng cách điều khiển quá trình khử nước và hydrat hóa này, các mảnh bạc có thể dính vào nhau hoặc tách rời ra tạo thành các kết nối điện. Qua phân tích, tính dẫn điện của vật liệu hỗn hợp bạc-hydrogel tăng lên đáng kể (> 350 S/cm), vẫn được giữ tính mềm dẻo, độ tương thích sinh học (Young's modulus < 1kPa).
Theo Giáo sư Carmel Majidi, thành viên nhóm nghiên cứu, vật liệu này có thể in bằng các phương pháp thông thường như in thạch bản stencil. Nó có thể bao phủ một vùng rộng lớn trên cơ thể người, giống như một lớp mô thần kinh thứ hai trên da.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng vật liệu này để chế tạo các điện cực gắn trên da, kích thích phản ứng điện của thần kinh cơ. Trong tương lai nó có thể được sử dụng điều trị rối loạn cơ và khuyết tật vận động, chẳng hạn như hỗ trợ người bị run do bệnh Parkinson hoặc khó cầm nắm vật gì đó bằng ngón tay sau đột quỵ.
“Với độ dẫn điện và tính ‘mềm’ cao, vật liệu mới này có khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực điện tử sinh học như: cảm biến để xử lý tín hiệu của não, thiết bị đeo tạo năng lượng, màn hình co giãn…", Giáo sư Carmel Majidi cho biết thêm.
Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature Electronics.
Diệu Huyền (CESTI) - Theo Techxplore.com