Les chercheurs se sont concentrés sur les deux blocs de construction les plus utilisés pour les appareils logiciels, les hydrogels (conducteurs) et les élastomères (isolants). Pour combiner les matériaux, l'équipe a mélangé des agents de couplage chimique dans les précurseurs d'hydrogels et d'élastomères. Les agents de couplage ressemblent à des mains moléculaires avec de petites queues. Au fur et à mesure que les précurseurs forment des réseaux matériels, la queue des agents de couplage se fixe sur les réseaux polymères, tandis que la main reste ouverte. Lorsque l'hydrogel et l'élastomère sont combinés dans le processus de fabrication, les mains libres traversent la frontière matérielle et tremblent, créer des liaisons chimiques entre les deux matériaux. Le moment de la "poignée de main" peut être réglé par de multiples facteurs tels que la température et les catalyseurs, permettant différentes quantités de temps de fabrication avant que le collage se produise.

Les chercheurs ont montré que la méthode peut coller deux morceaux de matériaux coulés comme de la colle mais sans appliquer de couche de colle sur l'interface. Le procédé permet également le revêtement et l'impression de différents matériaux souples dans différentes séquences. Dans tous les cas, l'hydrogel et l'élastomère ont créé une forte, liaison chimique de longue durée.

« La fabrication de dispositifs souples implique plusieurs manières d'intégrer des hydrogels et des élastomères, y compris la fixation directe, fonderie, enrobage, et impression, " a déclaré Canhui Yang, stagiaire postdoctoral à SEAS et co-premier auteur de l'article. « Alors que chaque méthode actuelle ne permet que deux ou trois méthodes de fabrication, notre nouvelle technique est polyvalente et permet toutes les différentes manières d'intégrer les matériaux."

Les chercheurs ont également démontré que les hydrogels - qui, comme leur nom l'indique, sont principalement de l'eau - peuvent être rendus résistants à la chaleur à haute température à l'aide d'un revêtement collé, étendre la plage de température que le dispositif à base d'hydrogel peut être utilisé. Par exemple, un appareil portable à base d'hydrogel peut désormais être repassé sans bouillir.

"Plusieurs découvertes récentes ont montré que les hydrogels peuvent activer des appareils électriques bien au-delà de l'imaginaire, " dit Zhigang Suo, Allen E. et Marilyn M. Puckett Professeur de mécanique et de matériaux à SEAS et auteur principal de l'article. "Ces appareils imitent les fonctions du muscle, peau, et axone. Comme les circuits intégrés en microélectronique, ces dispositifs fonctionnent en intégrant des matériaux dissemblables. Ce travail permet une forte adhérence entre les matériaux souples dans divers procédés de fabrication. Il est concevable que des matériaux souples intégrés permettent des pavés tactiles et des écrans de type spandex que l'on peut porter, lavage, et le fer."