En elektriskt ledande hydrogel som kräver töjbarhet, självläkning och belastningskänslighet för nya gränser har utvecklats på KAUST. "Vårt material överträffar alla tidigare rapporterade hydrogeler och introducerar nya funktioner, "säger Husam Alshareef, professor i materialvetenskap och teknik.

Smarta material som böjs, känsla och stretch som hud har många applikationer för enheter som interagerar med människokroppen. Möjligheterna sträcker sig från biologiskt nedbrytbara plåster som hjälper sår att läka till bärbar elektronik och beröringskänsliga robotanordningar.

Materialet är en komposit av den vatteninnehållande hydrogel och en metallkarbidförening som kallas MXene. Förutom att kunna töjas med mer än 3400 procent, materialet kan snabbt återgå till sin ursprungliga form och kommer att fästa vid många ytor, inklusive hud. När den skärs i bitar, den kan snabbt reparera sig själv igen.

"Materialets olika känslighet för töjning och kompression är ett genombrott som upptäcker hydrogels avkänningsförmåga, "säger författaren, Yizhou Zhang, en postdoc i Alshareefs laboratorium.

Denna nya dimension kan vara avgörande för applikationer som känner av förändringar i huden och omvandlar dem till elektroniska signaler. En tunn platta av materialet fäst på användarens panna, till exempel, kan skilja mellan olika ansiktsuttryck, som ett leende eller en rynka. Denna förmåga kan göra det möjligt för patienter med extrem förlamning att styra elektronisk utrustning och kommunicera.

Remsor av materialet som fästs i halsen har imponerande förmågor att konvertera tal till elektroniska signaler. Detta kan göra att personer med talsvårigheter hörs tydligt.

"Det finns en verklig potential för vårt material i olika biosensorer och biomedicinska tillämpningar, "säger medförfattaren Kanghyuck Lee.

Mer okomplicerade och extremt användbara medicinska möjligheter inkluderar flexibla såröverdrag som kan släppa ut läkemedel för att främja läkning. Dessa kan tillämpas internt, på sjuka organ, förutom att fästas externt på huden. Teamet tänker sig också att utveckla ett smart material som kan övervaka volym och form av ett organ och variera läkemedelsfrisättning beroende på signaler som produceras.

En idealisk potential skulle vara att kombinera både medicinsk avkänning och terapi. Andra spännande möjligheter ligger inom robotik, där materialet kan tjäna i beröringskänsliga fingerliknande förlängningar för maskiner, till exempel.

Det finns också möjligheter till förfalskning, med plattor av materialet och integrerad elektronik som visar sig vara mycket känsliga för att upptäcka signaturer som de är skrivna.

KAUST -teamet har en lång lista över möjliga applikationer som nu kan utforskas och utvecklas ytterligare. "Det finns en stor potential för kommersialisering, "Avslutar Alshareef.

Studien publiceras i Vetenskapliga framsteg .