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Forscher des Shanghai Institute of Technology haben ein zähes und leitfähiges Polymer-Hydrogen (CPH), das auf einem doppelten Geflecht basiert, in 3D gedruckt, um flexible, tragbare Bewegungssensoren herzustellen. Die Sensoren wurden auf ihre mechanischen und elektrisch leitfähigen Eigenschaften getestet und bewertet. Das Team kam zu dem Schluss, dass das CPH in der Studie ein ausgezeichnetes 3D-Druckmaterial für eine Reihe von Anwendungen herstellen würde, darunter Soft-Robotik und Wearables.
Insbesondere elektrisch leitfähige Hydrogele mit ihrer starken Haftfähigkeit, ihrer hohen Porosität, ihrer empfindlichen Quellung und ihrer Biokompatibilität werden als sehr interessant bezeichnet. Sie sind in der Lage, physikalische äußere Reize in elektrische Signale umzuwandeln, die aufgezeichnet werden können. Angesichts der Vielzahl attraktiver Eigenschaften sahen die Forscher eine Reihe möglicher innovativer Anwendungen von leitfähigen Hydrogelen und machten sich daran, ihre eigenen flexiblen, tragbaren Bewegungssensoren in 3D zu drucken.
In der ersten Phase der Studie wurde das Hydrogel synthetisiert. Das Team kopolymerisierte HEA mit SSS unter Verwendung eines DLP-3D-Druckers und fügte EDOT in das System ein. Das Ergebnis war ein 3D-gedruckter PHEA-PSS/PEDOT-Hydrogel-Bewegungssensor. Das Team testete das neu entwickelte Hydrogel und stellte fest, dass es einige überraschend wünschenswerte mechanische und elektrische Eigenschaften aufwies. Bei einem EDOT-Gehalt von 12% hatte das Hydrogel eine Zugfestigkeit von fast 8 MPa, während die elektrische Leitfähigkeit bei 1,2 S/cm lag und die Elastizität konstant blieb.
Weitere Funktionstests des Sensors mit einem menschlichen Finger ergaben, dass er physikalische Druckänderungen präzise in empfindliche elektrische Signale umwandeln kann. Das Team setzte den Sensor einer Vielzahl von Kräften und Verformungen aus, ohne dass er zerriss oder sich plastisch verformte, was seine Zähigkeit und Flexibilität bestätigte. Man kam zu dem Schluss, dass das experimentelle Hydrogel dazu verwendet werden kann, 3D-Druckdrucksensoren, die menschliche Aktivitäten überwachen können, effektiv zu drucken. Das Team hofft, die Arbeit weiterzuentwickeln und die Technologie schließlich auf dehnbare elektrische Geräte und Soft-Robotik anzuwenden.
Mehr Details zu der Arbeit findet man in dem Paper mit dem Titel “Tough and conductive polymer hydrogel based on double network for photo-curing 3D printing“. Als Autoren werden Xueyuan Ding, Runping Jia, Zuzhong Gan, Yong Du, Dayang Wang und Xiaowei Xu genannt.
