據(jù)美國《每日科學(xué)》網(wǎng)站近日報道，美國科學(xué)家研制出一種具有卓越導(dǎo)電性能的凝膠，其制作工序簡單且快捷，并且可以使用噴墨打印機(jī)將其打印在其他物體的表面。科學(xué)家們表示，這種凝膠的應(yīng)用范圍非常廣泛，可用于制造生物傳感器和生物燃料電池等。研究發(fā)表在最近出版的美國《國家科學(xué)院學(xué)報》上。
斯坦福大學(xué)化學(xué)工程系助理教授鮑哲南（音譯）、博士后于桂華（音譯）、材料科學(xué)和工程系助理教授崔藝（音譯）等通過將長鏈的有機(jī)化合物苯胺與植物組織中天然存在的肌醇六磷酸結(jié)合在一起，制造出了這種能導(dǎo)電的水凝膠。新凝膠的手感和生物學(xué)行為與生物組織差不多，但其能像金屬或半導(dǎo)體一樣導(dǎo)電。他們表示，具有這種組合特征的材料有望在生物傳感器和下一代儲能設(shè)備領(lǐng)域大展拳腳。
鮑哲南說：“目前，市面上也有一些能導(dǎo)電的聚合物，但它們都是整齊劃一的薄膜，沒有任何納米結(jié)構(gòu)。”相反，新凝膠使用的肌醇六磷酸一次能抓住6個聚合物鏈，制造出一個廣泛交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，最終形成一種復(fù)雜的類似于海綿的結(jié)構(gòu)。
科學(xué)家們表示，這種凝膠不同尋常的結(jié)構(gòu)賦予了其“不可思議的電學(xué)特性”。他們解釋說，大多數(shù)水凝膠都通過大量絕緣分子黏合在一起，這就會減少其整體的輸電能力；但肌醇六磷酸是一種“小分子摻雜物”，這意味著當(dāng)它同聚合物鏈連接在一起時，它會借給聚合物鏈電荷，這種效應(yīng)就使新的水凝膠獲得了極高的導(dǎo)電性。
另外，新的水凝膠擁有無數(shù)個小孔，這就增大了凝膠的表面積，讓其能抓住更多電荷，并對施加于其上的電荷快速作出反應(yīng)。所以，新凝膠與生物組織一樣，其表面積很大、導(dǎo)電能力很強(qiáng)，這使它非常適合成為生物系統(tǒng)與硬件之間的“橋梁”。
而且，人們也很容易對新凝膠進(jìn)行操控，因為其在合成之前都不會凝固，可像液體一樣被打印或者噴射出來，并在合適的時候變成凝膠，這意味著制造商們可以使用較低的成本制造出圖案復(fù)雜的電極。
科學(xué)家們認(rèn)為，新凝膠可以應(yīng)用于從醫(yī)療探針和實驗室生物傳感器到生物燃料電池以及高能量密度的電容器等很多領(lǐng)域。(新華網(wǎng))