Ett nytt elektroniskt material har skapats: det går inte sönder vid fall eller stötar, utan blir ännu starkare

Föreställ dig att se din mobiltelefon falla till marken och inte behöva oroa dig över att den går sönder: ett nytt material skulle kunna göra detta möjligt, tack vare en märklig och överraskande förmåga.

Nytt material med en adaptiv färdighet

American Chemical Society Meeting Newsroom/Youtube screenshot

Det finns ingen som vill se sin mobiltelefon eller elektroniska enhet skadas av misstag, men det kan hända. Ett genombrott inom materialvetenskap kan dock ge en oväntad lösning. Faktum är att forskare från University of California Merced, USA, har skapat ett nytt, flexibelt och mjukt material, som har en otrolig förmåga: att bli mer motståndskraftig vid "hot".

Hur? Materialet i fråga har "adaptiv hållbarhet", det vill säga förmågan att bli starkare och mer motståndskraftig vid stötar eller fall. Det faktum att materialet leder elektricitet gör det också perfekt för framtida avancerade enheter eller sensorer, särskilt bärbara medicinska sådana som är mer i riskzonen för "olyckor". Forskningen presenterades på vårmötet för ACS, American Chemical Society.

Det nya materialet är gjort av majsstärkelse

Kalaya/Wikimedia commons - CC BY-SA 3.0

Men hur skapades detta nya material med adaptiv kraft? Inspirerad av en ganska enkel och vanlig ingrediens: majsstärkelse. Yue Jessica Wang, huvudförfattare till projektet och materialforskare, förklarar: 

"När jag långsamt blandar majsstärkelse med vatten rör sig skeden lätt. Men när jag lyfter skeden och petar i blandningen, får jag inte ner skeden i det igen. Det är som att peta på en hård yta.".

Blandningen som vanligtvis används till att göra såser och vissa tjocka maträtter har karaktären av adaptiv hållbarhet: den kan därför vara både mjuk och tålig beroende på hur den hanteras. Så varför inte replikera denna gåva? Driven av denna fråga har forskare skapat ett nytt ledande material för nästa generations elektroniska enheter. De flesta material som leder elektricitet som metaller, är i själva verket för styva eller spröda. Det som behövs är något mer flexibelt och motståndskraftigt, som kan reagera på våldsamma stötar utan att gå sönder.

Framtida tillämpningar av det nya materialet

Yue Wang

Med hjälp av konjugerade polymerer, det vill säga långa spagettiliknande molekyler, experimenterade forskarna med olika sätt att skapa detta nya material. Många av de flexibla polymererna slutade dock med att gå sönder efter flera stötar, så teamet tvingades till att hitta rätt kombination för att efterlikna majsstärkelsepartiklar i vatten. Efter flera olika tester fick de ett material bestående av fyra polymerer (två positiva och två negativa) som efter allt hårdare stötar deformerades eller sträcktes, blev mer elastiska och motståndskraftiga. Tillsatsen av 10% av en transparent ledande polymer ökade både konduktiviteten och den adaptiva hållbarheten.

"Eftersom de positivt laddade molekylerna inte gillar vatten, klumpar de ihop sig till köttbulleliknande mikrostrukturer" säger Wu, en av forskarna i Wangs labb. Dessa "köttbullar" plattas förmodligen till när de stöts och då absorberar de energi från stöten, utan att dock smulas sönder. 
"Att lägga till positivt laddade molekyler till vårt material gjorde det mer motståndskraftigt".

Framtida tillämpningar skulle kunna möjliggöra skapandet av biosensorenheter som är tillräckligt flexibla för människans rörelser, men tillräckligt motståndkraftiga i händelse av fall eller oavsiktliga stötar. 
"Det finns många potentiella applikationer och vi väntar med spänning på att se vart denna nya, okonvetionella material tar oss.".