Jihokorejští vědci vytvořili hydrogel, který se natáhne o 900 % a napájí elektroniku i v mrazu -20 °C

Vědci z jihokorejské Sungkyunkwan University (SKKU) představili ultra-pružný hydrogelový elektrolyt, který se dokáže natáhnout až na devítinásobek své původní velikosti a přitom zůstává plně funkční i při teplotách dosahujících -20 stupňů Celsia.

Vědci z jihokorejské Sungkyunkwan University (SKKU) představili ultra-pružný hydrogelový elektrolyt, který se dokáže natáhnout až na devítinásobek své původní velikosti a přitom zůstává plně funkční i při teplotách dosahujících -20 stupňů Celsia. Tento průlomový materiál by mohl zásadně změnit vývoj nositelné elektroniky a flexibilních systémů pro ukládání energie, zejména pro použití v náročných klimatických podmínkách.

Současné hydrogelové elektrolyty sice nabízejí flexibilitu a vysokou iontovou vodivost, ale často postrádají mechanickou pevnost a zamrzají při nízkých teplotách, což omezuje jejich praktické využití. Tým pod vedením profesora Sungjune Parka proto vyvinul nový hydrogelový elektrolyt s využitím částic tekutého kovu jako iniciátorů polymerizace, chemického procesu, který tvoří hydrogelovou síť.

Pro výrobu vědci použili ultrazvukovou techniku, která rozbila tekutý kov na jemné částice. Tyto částice pak bez potřeby tepla, UV světla nebo jiných vnějších stimulů iniciovaly polymerizaci akrylamidu a kyseliny akrylové. Do hydrogelu byl navíc začleněn stearylmethakrylát (SMA), hydrofobní materiál, který vytváří fyzikální zesíťování mezi polymerními řetězci. Tyto reverzibilní spoje se mohou při namáhání rozpojit, absorbovat energii a po odstranění stresu se znovu vytvořit, což dodává hydrogelu výjimečnou odolnost a roztažitelnost. Testy prokázaly, že se materiál dokáže natáhnout až na 900 % své původní délky, než se přetrhne.

Pro zachování flexibility a funkčnosti v mrazu byl hydrogel namočen do roztoku chloridu lithného, který potlačuje tvorbu vodíkových vazeb mezi molekulami vody a zabraňuje tak zamrzání. Díky tomu si elektrolyt udržel iontovou vodivost i mechanické vlastnosti při -20 °C. Energetická zařízení vyrobená z tohoto materiálu si navíc zachovala 98 % svého výkonu i po 45 000 cyklech nabíjení a vybíjení. Profesor Park zdůraznil, že tato práce představuje novou strategii pro návrh hydrogelových elektrolytů na bázi tekutého kovu a poskytuje životaschopnou platformu pro nositelnou elektroniku a flexibilní systémy pro ukládání energie nové generace, které budou fungovat i v extrémních podmínkách. Studie byla publikována v časopise Nano-Micro Letters.