Powstał samoleczący się wrażliwy materiał

Nowy materiał może być stosowany w protetyce, a także w tworzeniu urządzeń elektronicznych.

Naukowcy próbowali stworzyć materiał, który na wiele lat naśladował ludzką skórę, miał te same cechy i mógł wykonywać takie funkcje. Główne cechy skóry, które naukowcy próbują odtworzyć, to wrażliwość i umiejętność leczenia. Ze względu na te właściwości, ludzka skóra wysyła sygnały do mózgu na temat temperatury i ciśnienia i służy jako bariera ochronna przed drażniącymi warunkami środowiska.

Zespół profesora inżynierii chemicznej Uniwersytetu Stanforda, Chengdu Bao w wyniku żmudnej pracy po raz pierwszy zdołał stworzyć materiał, który łączy te dwie cechy.

W ciągu ostatnich dziesięciu lat powstało wiele próbek "sztucznej skóry", ale nawet najbardziej wyrafinowane miały bardzo poważne wady. Niektóre z nich wymagają "ciepła", aby "leczyć", co uniemożliwia ich codzienne użytkowanie w codziennych warunkach. Inne są przywracane w temperaturze pokojowej, ale po ich przywróceniu zmienia się ich struktura mechaniczna lub chemiczna, co sprawia, że są one w efekcie jednorazowe. Ale co najważniejsze, żaden z tych materiałów nie był dobrym przewodnikiem elektryczności.

Zhang Bao i jego współpracownicy zdołali zrobić duży krok naprzód w tym kierunku i po raz pierwszy połączyć w jednym materiale samoleczenie polimeru z tworzywa sztucznego i przewodność elektryczną metalu.

Naukowcy zaczęli od tworzyw sztucznych, które składały się z długich łańcuchów cząsteczek połączonych wiązaniami wodorowymi. Jest to raczej słabe połączenie między dodatnio naładowanym obszarem jednego atomu a ujemnie naładowanym regionem następnego. Taka struktura pozwoliła materiałowi na samodzielną naprawę po uderzeniu z zewnątrz. Cząsteczki po prostu się zawalają, ale potem ponownie łączą się w swojej pierwotnej postaci. W rezultacie uzyskano elastyczny materiał, który naukowcy porównali z lewym w lodówce.

Do tego sprężystego polimeru naukowcy dodali mikrocząstki niklu, które zwiększyły wytrzymałość mechaniczną materiału. Ponadto cząstki te zwiększyły przewodność elektryczną: prąd jest łatwo przenoszony z jednej mikrocząstki do drugiej.

Wynik spełnił wszystkie oczekiwania. "Większość tworzyw sztucznych to dobre izolatory, a my mamy doskonałego dyrygenta" - podsumował Zheng Bao.

Następnie naukowcy przetestowali zdolność materiału do odzyskania. Na wpół wycięli mały kawałek materiału nożem. Lekko dociskając dwie uformowane części do siebie, naukowcy odkryli, że materiał odzyskał swoją oryginalną wytrzymałość i przewodność elektryczną o 75%. Pół godziny później materiał całkowicie przywrócił jego pierwotne właściwości.

"Nawet ludzka skóra potrzebuje kilku dni na wyleczenie, więc myślę, że osiągnęliśmy bardzo dobry wynik", powiedział kolega Bao Benjamina Chi Kion Tee.

Nowy materiał pomyślnie przeszedł następny test - 50 cykli nacięcia.

Naukowcy nie zamierzają się nad tym rozwodzić. W przyszłości chcą osiągnąć bardziej efektywne wykorzystanie cząsteczek niklu w materiale, ponieważ nie tylko powodują, że są one mocne i poprawiają przewodność elektryczną, ale również zmniejszają zdolność do samodzielnej naprawy. Zastosowanie mniejszych cząstek metalu może sprawić, że materiał będzie jeszcze bardziej wydajny.

Mierząc czułość materiału, naukowcy odkryli, że jest w stanie wykryć i zareagować na ciśnienie z siłą uścisku dłoni. Ponieważ Bao i jego zespół są przekonani, że ich wynalazek może być stosowany w protezach kończyn. Ponadto zamierzają uczynić swój materiał tak cienkim i przezroczystym, jak to tylko możliwe, aby można go było wykorzystać do osłaniania urządzeń elektronicznych i ich ekranów.

[1], [2], [3]