Дослідники з Південної Кореї представили новий тип наделастичного гідрогелевого електроліту, який поєднує рекордну гнучкість із стабільною роботою при екстремально низьких температурах. Матеріал здатен розтягуватися майже у десять разів від початкової довжини та зберігати свої електрохімічні властивості навіть за −20 °C.
Розробку здійснила команда з Університету Сонгюнгван (SKKU) під керівництвом професора хімічної інженерії Сонджуне Пака, фахівця у сфері м’якої електроніки. Основою інновації стали частинки рідкого металу, які використали як «будівельні елементи» для формування полімерної структури гідрогелю.
Гнучкий матеріал для електроніки майбутнього
Зростання ринку носимих пристроїв та біоінтегрованої електроніки потребує джерел енергії, які можуть працювати в умовах постійного розтягування, згинання та впливу холоду. Традиційні гідрогелі добре проводять іони та є еластичними, але зазвичай слабшають механічно та замерзають при низьких температурах.
Щоб подолати ці обмеження, команда SKKU використала частинки рідкого металу як ініціатори полімеризації. За допомогою ультразвуку вони розбили метал на мікрочастинки, які запустили формування гідрогелевої мережі з акриламіду та акрилової кислоти — без потреби у нагріванні чи ультрафіолеті.
Додатково в структуру ввели гідрофобну речовину — стеарилметакрилат, яка створює тимчасові зв’язки між полімерними ланцюгами. Вони розриваються під навантаженням, поглинаючи енергію, і знову відновлюються після зняття напруги. Це забезпечує матеріалу високу міцність і виняткову розтяжність.
Стійкість до морозу та довгий ресурс
Після обробки гідрогель наситили розчином літій хлориду, що запобігає замерзанню води всередині структури та зберігає іонну провідність. У результаті матеріал стабільно працює навіть при −20 °C, на відміну від більшості традиційних аналогів.
Тести показали, що електрохімічні пристрої на основі нового гідрогелю зберігають близько 98% продуктивності після 45 000 циклів заряджання та розряджання — показник, який свідчить про високу довговічність системи.
Перспективи застосування
За словами професора Пака, ця розробка відкриває новий підхід до створення гідрогелевих електролітів і може стати основою для наступного покоління носимих пристроїв, гнучкої електроніки та енергосистем, здатних працювати в екстремальних умовах. вчені створили гідрогель, що розтягується на 900% і працює навіть у сильний морозІншими словами, це ще один крок до електроніки, яка не боїться ні холоду, ні руху, ні часу.
