Un equipo de investigadores del NIMS, la Universidad de Hokkaido y la Universidad Farmacéutica Meiji ha desarrollado un electrolito en gel capaz de mantener de forma estable una gran carga electrostática. Luego, el equipo combinó el gel con electrodos altamente flexibles para crear un sensor capaz de detectar vibraciones de baja frecuencia (como las causadas por el movimiento humano) y convertirlas en señales de voltaje de salida. Este dispositivo podría utilizarse potencialmente como un sensor sanitario portátil.
En los últimos años ha aumentado el interés en el desarrollo de materiales blandos, ligeros y conductores de electricidad para su uso en electrónica blanda diseñada para diversos fines, como la atención sanitaria y la robótica. Se pueden utilizar materiales electret capaces de mantener establemente una carga electrostática para producir dispositivos impulsados por vibración sin fuentes de energía externas. NIMS está liderando los esfuerzos para desarrollar un líquido alquil-π de baja volatilidad y temperatura ambiente compuesto por un dímero π conjugado y cadenas de alquilo flexibles pero ramificadas (un tipo de compuesto de hidrocarburo). Los líquidos alquil-π exhiben excelentes propiedades de retención de carga, se pueden aplicar a otros materiales (por ejemplo, mediante pintura e impregnación) y se forman fácilmente. Sin embargo, cuando estos líquidos se mezclaron con electrodos para fabricar dispositivos flexibles, resultó difícil inmovilizarlos y sellarlos, lo que resultó en problemas de fugas. Además, existe la necesidad de mejorar las capacidades de retención de carga electrostática de los líquidos alquil-π para mejorar sus capacidades de generación de energía.
Recientemente, un equipo de investigación logró crear un gel de alquil-π agregando trazas de un gelificante de bajo peso molecular a un líquido de alquil-π. Se descubrió que el módulo de almacenamiento elástico de este gel es 40 millones de veces mayor que el de su homólogo líquido, y se puede fijar y sellar fácilmente. Además, el electrolito en gel obtenido al cargar este gel logró un aumento del 24 % en la retención de carga en comparación con el material base (es decir, alquil π líquido) debido al mejor confinamiento de las cargas electrostáticas dentro del gel. Luego, el equipo combinó el electrodo flexible con el electreto de gel para crear un sensor de vibración. El sensor pudo detectar vibraciones con frecuencias tan bajas como 17 Hz y convertirlas en un voltaje de salida de 600 mV, un 83% más alto que el voltaje producido por el sensor basado en electreto líquido alquil-π.
En investigaciones futuras, el equipo tiene como objetivo mejorar aún más las propiedades del electrolito de carga (es decir, la capacidad de carga y la vida útil de la carga) y la resistencia del gel de alquil-π para desarrollar un sensor portátil que pueda detectar vibraciones sutiles y diversas perturbaciones de estrés. . Además, dado que este gel es reciclable y reutilizable como material sensor de vibraciones, se espera que su uso ayude a promover una economía circular.
