研究人员开发独特的银-水凝胶复合材料 具有高电导率且柔软可变性

在机器人技术领域，金属具有强度、耐用性和导电性等优点。但是，它们又笨又硬，这些特性在可穿戴计算和人机界面的柔软灵活的系统中是不需要的。

另一方面，水凝胶重量轻，可拉伸且具有生物相容性，因此使其成为隐形眼镜和组织工程支架的优良材料。但是，它们的导电性很差，这是数字电路和生物电子应用所需的。

卡内基梅隆大学软机实验室的研究人员开发了一种独特的银-水凝胶复合材料，该复合材料具有高电导率，能够提供直流电，同时保持柔软的柔韧性和可变形性。研究结果发表在《自然电子》上。

该小组将微米级的银薄片悬浮在聚丙烯酰胺-藻酸盐水凝胶基质中。经过部分脱水过程后，这些薄片形成了渗滤网络，该网络是导电的并且对机械变形具有鲁棒性。通过操纵该脱水和水合过程，可以使薄片粘在一起或破裂，形成可逆的电连接。

通过导电的银-水凝胶复合材料传输的动力激活了这位受黄貂鱼启发的柔软游泳者的形状记忆合金肌肉。

黄貂鱼游泳者的特写

先前将金属和水凝胶结合使用的尝试表明，要在提高电导率与降低顺应性和可变形性之间进行权衡。Majidi和他的团队在开发液态金属可拉伸导电弹性体的专业知识的基础上，力图应对这一挑战。

机械工程学教授卡梅尔·马吉迪（Carmel Majidi）解释说，由于这种新型复合材料具有高电导率和高柔顺性或'柔软性'，因此可以在生物电子学及其他领域具有许多应用。 例子包括带有信号处理传感器的大脑贴纸，可为电子设备供电的可穿戴式能量产生装置以及可拉伸的显示器。

可以通过类似于丝网印刷的标准方法如模板平版印刷术来印刷银-水凝胶复合物。研究人员使用这种技术来开发用于神经肌肉电刺激的皮肤安装电极。据马吉迪说，这种复合材料可以覆盖人体的大部分区域，就像皮肤上的第二层神经组织一样。

未来的应用可能包括治疗肌肉疾病和运动障碍，例如协助患有帕金森氏病的人震颤或中风后难以用手指抓握某些东西。