Учёные, вдохновлённые природной архитектурой Bouligand, сумели разработать сверхпрочную, перенастраиваемую и механохромную фотонную гидрогель на основе целлюлозы, аналогичную структурам, применяемым при создании ударопрочных биопластиков, керамических бронежилетов и биомиметических сплавов.
Современные материалы традиционно состоят из одноуровневых хрупких блоков, что позволяет лишь частично улучшить их пластичность. Отсутствие многоступенчатых активных интерфейсов и возможности автономной адаптации приводит к ограниченной деформируемости и функциональности по сравнению с более динамичными системами.
Целью исследования стало создание материала с Bouligand-структурой, обладающего многоуровневыми активными интерфейсами, динамическим откликом и повышенной механической прочностью. Основной технический вызов заключался в том, чтобы обеспечить тонкую балансировку между малыми микроперемещениями для перенастройки структуры и сохранением общей стабильности материала.
Работа, опубликованная в журнале Materials Today, выполнена под руководством профессора Qing Guangyan из Дальянского института химической физики Китайской академии наук (DICP, CAS), что подчёркивает высокую научную значимость и практическую направленность исследования.
В основе инновационной методики лежит использование самоорганизации нанокристаллов целлюлозы (CNC) для создания устойчивой Bouligand-структуры. Достижение точного контроля за ориентацией матричной сети обеспечено за счёт процесса скольжения нанофибр и реконструкции водородных связей, активируемых воздействием воды.
Полученные фотонные гидрогели демонстрируют пятикратное увеличение прочности по сравнению с исходным материалом и обладают растяжимостью, превышающей 950%. Механохромный эффект позволяет материалу обратимо переключать цвет между красным и синим, при этом сохраняется стабильная электромеханическая чувствительность даже при многократном растяжении.
Особое внимание уделено практическому применению фотонного интерфейса, отличающегося высокой долговечностью и возможностью многократного восстановления функциональности посредством замачивания в воде всего за пять минут.
Профессор Qing Guangyan отметил: «Эта работа открывает новый путь для практического применения CNC», что позволяет говорить о широком спектре перспективных применений – от создания устойчивых биопластиков до разработки гибких электронных платформ и умных фотонных устройств.
Изображение носит иллюстративный характер
Современные материалы традиционно состоят из одноуровневых хрупких блоков, что позволяет лишь частично улучшить их пластичность. Отсутствие многоступенчатых активных интерфейсов и возможности автономной адаптации приводит к ограниченной деформируемости и функциональности по сравнению с более динамичными системами.
Целью исследования стало создание материала с Bouligand-структурой, обладающего многоуровневыми активными интерфейсами, динамическим откликом и повышенной механической прочностью. Основной технический вызов заключался в том, чтобы обеспечить тонкую балансировку между малыми микроперемещениями для перенастройки структуры и сохранением общей стабильности материала.
Работа, опубликованная в журнале Materials Today, выполнена под руководством профессора Qing Guangyan из Дальянского института химической физики Китайской академии наук (DICP, CAS), что подчёркивает высокую научную значимость и практическую направленность исследования.
В основе инновационной методики лежит использование самоорганизации нанокристаллов целлюлозы (CNC) для создания устойчивой Bouligand-структуры. Достижение точного контроля за ориентацией матричной сети обеспечено за счёт процесса скольжения нанофибр и реконструкции водородных связей, активируемых воздействием воды.
Полученные фотонные гидрогели демонстрируют пятикратное увеличение прочности по сравнению с исходным материалом и обладают растяжимостью, превышающей 950%. Механохромный эффект позволяет материалу обратимо переключать цвет между красным и синим, при этом сохраняется стабильная электромеханическая чувствительность даже при многократном растяжении.
Особое внимание уделено практическому применению фотонного интерфейса, отличающегося высокой долговечностью и возможностью многократного восстановления функциональности посредством замачивания в воде всего за пять минут.
Профессор Qing Guangyan отметил: «Эта работа открывает новый путь для практического применения CNC», что позволяет говорить о широком спектре перспективных применений – от создания устойчивых биопластиков до разработки гибких электронных платформ и умных фотонных устройств.
