Un nuovo approccio ai sensori capaci di operare in ambienti difficili Un team di ricerca della Southern University of Science and Technology (SUSTech), guidato dal professor Qi Ge, ha realizzato ionogel polimerizzabili con raggi UV, adatti alla produzione tramite stampa 3D DLP (Digital Light Processing). Questi materiali combinano elevate proprietà di conduttività, resistenza meccanica e stabilità termica, rendendoli particolarmente utili nella produzione di sensori capacitivi. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Communications.
La struttura unica degli ionogel Gli ionogel presentano una nanostruttura bicontinua ottenuta tramite separazione di microfasi indotta dalla fotopolimerizzazione. In questa configurazione, i canali conduttivi formano una rete integrata con una struttura polimerica reticolata. Questo design consente un’efficiente conduzione ionica senza sacrificare stabilità meccanica o lavorabilità. Tra le loro caratteristiche principali si evidenziano:
Conduttività ionica elevata, superiore a 3 S/m.
Elasticità eccezionale, con un’estensibilità fino al 1500%.
Stabilità termica notevole, operando in un range di temperature compreso tra -72 °C e 250 °C.
Produzione di strutture complesse con stampa 3D DLP Grazie alla loro bassa viscosità e reattività fotochimica, gli ionogel possono essere modellati con precisione utilizzando la tecnologia di stampa 3D DLP. Questo processo consente di creare strutture geometriche dettagliate e ad alta risoluzione. Un esempio significativo è una struttura a traliccio ottetto, che mantiene alta conduttività e deformabilità sia a basse temperature (-30 °C) sia a temperature elevate (100 °C). Queste caratteristiche li rendono ideali per applicazioni come:
Condensatori elettrochimici a doppio strato (EDL).
Sensori capacitivi con sensibilità e linearità migliorate.
Prestazioni dei sensori stampati in 3D I sensori realizzati con questi ionogel mostrano tempi di risposta rapidi, resistenza all’usura durante cicli ripetuti e affidabilità in condizioni termiche estreme. Ad esempio, un sensore integrato in una pinza robotica ha dimostrato la capacità di funzionare in un intervallo di temperature da -30 °C a 150 °C, rilevando segnali con precisione. Inoltre, è stata sviluppata una matrice di 16 sensori in grado di generare mappe di pressione ad alta risoluzione in tempo reale.
Prospettive di applicazione Questa ricerca rappresenta un passo importante per l’utilizzo degli ionogel in ambiti come la robotica e il rilevamento in ambienti difficili. Le loro proprietà uniche, unite alla possibilità di essere stampati in 3D, li rendono una soluzione promettente per sviluppare tecnologie avanzate in settori che richiedono alte prestazioni in condizioni estreme.
