Electrically conductive hydrogel stretches limits of capability / L'idrogel elettricamente conduttivo estende i limiti di capacità

Electrically conductive hydrogel stretches limits of capabilityL'idrogel elettricamente conduttivo estende i limiti di capacità


Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Engineers have developed an electrically conductive hydrogel that could give people with paralysis greater control over electronic equipment, or give voice to those with speech difficulties.
Developed by researchers at KAUST (King Abdullah University of Science and Technology) in Saudi Arabia, the material is claimed to take stretchability, self-healing and strain sensitivity to new limits.
“Our material outperforms all previously reported hydrogels and introduces new functionalities,” said Husam Alshareef, professor of materials science and engineering at KAUST.
The research is published in Science Advances.
Smart materials that flex, sense and stretch like human skin could have many applications including biodegradable patches that help wounds heal to wearable electronics and touch-sensitive robotic devices.
The material – a composite of hydrogel and MXene metal-carbide – can stretch by more than 3400 per cent and quickly return to its original form. It also adheres to a number of surfaces, including skin. When cut into pieces, it can quickly mend itself upon reattachment.
“The material’s differing sensitivity to stretching and compression is a breakthrough discovery that adds a new dimension to the sensing capability of hydrogels,” said first author, Yizhou Zhang, a postdoc in Alshareef’s lab.
According to KAUST, this new dimension may be crucial in applications that sense changes in the skin and convert them into electronic signals. The team has found that a thin slab of the material attached to a user’s forehead can distinguish between different facial expressions, such as a smile or a frown. This ability could allow patients with extreme paralysis to control electronic equipment and communicate.
In a similarly assistive application, strips of the material attached to the throat can convert speech into electronic signals.
“There is real potential for our material in various biosensing and biomedical applications,” said co-author Kanghyuck Lee. Further medical applications include flexible wound coverings that can release drugs to promote healing. These could be applied internally, on diseased organs, in addition to adhering externally to skin. The team also envisions developing a smart material that could monitor the volume and shape of an organ and vary drug release according to signals produced.
In robotics applications, the material could be used in touch-sensitive finger-like extensions for machinery.
“There is great potential for commercialisation,” said Alshareef.
ITALIANO
Gli ingegneri hanno sviluppato un idrogel elettricamente conduttivo che potrebbe dare alle persone con paralisi un maggiore controllo sulle apparecchiature elettroniche o dare voce a coloro che hanno difficoltà di parola.
Sviluppato dai ricercatori della KAUST (Università della Scienza e della Tecnologia King Abdullah) in Arabia Saudita, il materiale è soggetto ad estensibilità, autoguarigione e sensibilità alla tensione a nuovi limiti.
"Il nostro materiale supera tutti gli idrogel precedentemente riportati e introduce nuove funzionalità", ha dichiarato Husam Alshareef, professore di scienze dei materiali e ingegneria presso KAUST.
La ricerca è stata pubblicata su Science Advances.
Materiali intelligenti che si flettono, percepiscono e si allungano come la pelle umana potrebbero avere molte applicazioni, tra cui patch biodegradabili che aiutano a guarire le ferite da dispositivi elettronici indossabili e dispositivi robotici sensibili al tocco.
Il materiale - un composito di idrogel e carburo di metallo MXene - può allungarsi di oltre il 3400 percento e tornare rapidamente alla sua forma originale. Aderisce anche a un numero di superfici, inclusa la pelle. Quando viene tagliato a pezzi, può rapidamente adattarsi al riattacco.
"La diversa sensibilità del materiale allo stretching e alla compressione è una scoperta rivoluzionaria che aggiunge una nuova dimensione alla capacità di rilevamento degli idrogel", ha detto il primo autore, Yizhou Zhang, un postdoc nel laboratorio di Alshareef.
Secondo KAUST, questa nuova dimensione può essere cruciale nelle applicazioni che rilevano i cambiamenti nella pelle e li convertono in segnali elettronici. Il gruppo ha scoperto che una sottile lastra di materiale attaccata alla fronte di un utente può distinguere tra diverse espressioni facciali, come un sorriso o un cipiglio. Questa capacità potrebbe consentire ai pazienti con paralisi estrema di controllare le apparecchiature elettroniche e comunicare.
In un'applicazione analogamente di aiuto, le strisce del materiale attaccate alla gola possono convertire la voce in segnali elettronici.
"Esiste un potenziale reale per il nostro materiale in varie applicazioni di biosensori e biomedicali", ha affermato il coautore Kanghyuck Lee. Ulteriori applicazioni mediche comprendono coperture flessibili per ferite che possono rilasciare farmaci per promuovere la guarigione. Questi potrebbero essere applicati internamente, su organi malati, oltre ad aderire esternamente alla pelle. Il gruppo prevede anche lo sviluppo di un materiale intelligente in grado di monitorare il volume e la forma di un organo e variare il rilascio del farmaco in base ai segnali prodotti.
Nelle applicazioni di robotica, il materiale potrebbe essere utilizzato in estensioni finger-like sensibili al tocco per macchinari.
"C'è un grande potenziale per la commercializzazione", ha detto Alshareef.
Da:
https://www.theengineer.co.uk/hydrogel-kaust-medical-conductive/?cmpid=tenews_5472938&utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_campaign=tenews&adg=B69ABBDE-DA23-4BA2-B8C3-86E1E1A9FA79

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