Wetenschappers maken per ongeluk slimme kneedklei

Veel kinderen speelden vroeger met het zogenaamde Silly Putty, een soort zachte, glibberige kneedklei in allerlei kleuren waar je vormen mee maakte en natuurlijk mee kon gooien. Een grappig speeltje dat je ook vrij gemakkelijk zelf thuis maakt, maar niet echt nuttig. Totdat je grafeen toevoegt, ontdekten onderzoekers van Trinity College in Dublin, want dan verandert het in een gevoelige sensor.

Spelen met nano

In het lab van professor chemische natuurkunde Jonathan Coleman spelen ze wel vaker met alledaagse voorwerpen. Zo maakten ze al eens vlokken grafeen in een blender en gebruiken ze een inktjet printer om nano-machines te printen. Het combineren van grafeen en Silly Putty begon dan ook als een grap: “Het leek me leuk om kinderen met klei te laten zien hoe grafeen werkt”, zegt Coleman. “Maar het resultaat was veel interessanter dan we in eerste instantie dachten.”

De onderzoekers maakten zelf een soort Silly Putty door polydimethylsiloxaan en boorzuur een netwerk te laten vormen. Daar voegden ze grafeen aan toe en het resultaat noemde ze g-putty. Daarin zagen ze een netwerk van kleine laagjes grafeen van slechts 0,001 millimeter breed die ervoor zorgen dat de klei elektriciteit geleidt. Op zich nog niet zo bijzonder, maar de geleiding blijkt erg gevoelig voor verandering. “Als je de klei ook maar een beetje vervormt, verbreken sommige verbindingen en verandert de hoeveelheid elektriciteit dat het geleidt”, legt Coleman uit.

Medische toepassingen

De onderzoekers plakten hun g-putty op een stuk kunststof en zagen aan de verandering in de geleiding of dat oppervlak bewoog. “Het krimpen van de ondergrond gaf een ander signaal dan het uitrekken van diezelfde ondergrond”, vertelt Coleman. “Je kunt dus niet alleen zien dat er iets verandert, maar ook op welke manier.” De g-putty is vijfhonderd maal gevoeliger dan andere deformatie-detecterende sensoren. Met zo’n gevoeligheid merk je zelfs de voetstappen van spinnen op.

De Ieren hebben al een ademsensor gemaakt van de g-putty. Deze geeft signalen af bij het uitzetten en inkrimpen van je borst, waaraan doctoren zien of je regelmatig ademt. Coleman wil het materiaal graag in matrassen verwerken, om in de gaten te houden of mensen blijven ademen.

Ook kun je met een stukje g-putty op de halsslagader de hartslag en bloeddruk meten. Vooral de bloeddruk is interessant, denkt Coleman: “De sensor vertelt ons constant je bloeddruk. Er bestaan nu nog geen methodes om dit continu te meten, dus we denken dat het een gat in de markt is.” De professor en zijn collega’s zoeken een industriële partner om hun g-putty verder te ontwikkelen. “Hopelijk vinden we snel iemand, want deze bijzondere klei kan misschien wel levens gaan redden.”