Створено самовідновлюється чутливий матеріал
Останній перегляд: 23.04.2024
Весь контент iLive перевіряється медичними експертами, щоб забезпечити максимально можливу точність і відповідність фактам.
У нас є строгі правила щодо вибору джерел інформації та ми посилаємося тільки на авторитетні сайти, академічні дослідницькі інститути і, по можливості, доведені медичні дослідження. Зверніть увагу, що цифри в дужках ([1], [2] і т. д.) є інтерактивними посиланнями на такі дослідження.
Якщо ви вважаєте, що який-небудь з наших матеріалів є неточним, застарілим або іншим чином сумнівним, виберіть його і натисніть Ctrl + Enter.
Новий матеріал може бути використаний в протезуванні, а також при створенні електронних пристроїв.
Вчені далеко не перший рік намагаються створити матеріал, який імітував би людську шкіру, мав такі ж характеристики і міг виконувати подібні функції. Головними якостями шкіри, які намагаються відтворити вчені, є чутливість і здатність загоюватися. Завдяки цим властивостям людська шкіра посилає мозку сигнали про температуру і тиск і служить захисним бар'єром від подразників навколишнього середовища.
Команді професора хімічної інженерії Стенфордського університету Чженана Бао в результаті кропіткої роботи вперше вдалося створити матеріал, який поєднує в собі ці дві якості.
За останні десять років було створено чимало зразків "штучної шкіри", однак навіть найдосконаліші з них мали дуже серйозні недоліки. Деяким з них для "загоєння" потрібно вплив високої температури, що унеможливлює їх щоденне використання в побутових умовах. Інші відновлюються при кімнатній температурі, але при відновленні змінюється їх механічна або хімічна структура, що робить їх, по суті, одноразовими. Але найголовніше, жоден з цих матеріалів не був хорошим провідником електрики.
Чженану Бао та його колегам вдалося зробити великий крок вперед в цьому напрямку і вперше поєднати в одному матеріалі самовідновлення пластикового полімеру і електропровідність металу.
Почали вчені з пластмаси, яка складалася з довгих ланцюжків молекул, з'єднаних водневими зв'язками. Це досить слабкий зв'язок між позитивно зарядженою областю одного атома і негативно зарядженої областю наступного. Така структура дозволила матеріалу ефективно самовідновлюватися після зовнішнього впливу. Молекули досить просто руйнуються, але потім знову з'єднуються в первісному вигляді. В результаті вийшов гнучкий матеріал, який вчені порівняли з залишеної в холодильнику ірискою.
До цього пружного полімеру вчені додали мікрочастинки нікелю, які збільшили механічну міцність матеріалу. Крім того, ці частинки підвищили його електропровідність: ток легко проводиться від однієї мікрочастинки до іншої.
Результат виправдав всі очікування. "Більшість пластмас є хорошими ізоляторами, а у нас вийшов відмінний провідник", - резюмував Чженана Бао.
Потім вчені випробували здатність матеріалу до відновлення. Вони наполовину розрізали невеликий шматочок матеаріла ножем. Злегка притиснувши дві утворилися частини один до одного, дослідники виявили, що матеріал на 75% відновив свою початкову міцність і електропровідність. Через півгодини матеріал повністю відновив свої початкові властивості.
"Навіть людській шкірі потрібно кілька днів для загоєння. Так що, по-моєму, ми домоглися дуже навіть хороший результат", - зазначив колега Бао Бенджамін Чи Кион Теї.
Новий матеріал успішно пройшов і наступне випробування - 50 циклів надріз-відновлення.
Дослідники не збираються на цьому зупинятися. У майбутньому вони хочуть домогтися більш ефективного використання частинок нікелю в матеріалі, оскільки вони не тільки роблять його міцним і покращують електропровідність, а й знижують здатність до самовідновлення. Використання більш дрібних частинок металу може зробити матеріал ще більш ефективним.
Вимірявши чутливість матеріалу, вчені з'ясували, що він здатний виявити і реагувати на тиск з силою рукостискання. Тому Бао та його команда впевнені, що їхній винахід може бути використано в протезуванні кінцівок. Крім того, вони збираються зробити свій матеріал максимально тонким і прозорим, щоб він міг використовуватися для покриття електронних пристроїв і їх екранів.