Революционный гидрогель с самоисцеляющими свойствами

Учёные из Aalto University (Финляндия) и Университета Байройта (Германия) разработали материал, который сочетает в себе высокую жесткость, гибкость и способность к восстановлению после повреждений, наподобие естественной человеческой кожи.
Революционный гидрогель с самоисцеляющими свойствами
Изображение носит иллюстративный характер

Современные гели применяются в косметике и кулинарии, однако природная кожа обладает уникальным балансом твёрдости и эластичности, а также способна полностью регенерировать себя в течение 24 часов. Предыдущие искусственные гели могли имитировать либо высокую жёсткость, либо самовосстановление, но не обе характеристики одновременно.

Ключевым элементом инновационной методики стало введение ультратонких глиняных нанолистов в традиционную матрицу гидрогеля. В образце толщиной в один миллиметр насчитывается примерно 10 000 слоёв нанолистов, между которыми плотно переплетены полимерные цепи, что обеспечивает исключительный баланс механических свойств.

Технология изготовления включает смешивание порошка мономеров с водой, содержащей нанолисты глины, после чего смесь подвергается воздействию ультрафиолетового излучения, аналогичного тому, что используется при закреплении гелевых покрытий для ногтей. Постдокторант Чен Лян провёл эксперименты, приведшие к образованию эластичного материала, где молекулы мономера связываются в прочную сеть.

Механизм восстановления реализуется благодаря переплетению полимерных нитей, которые напоминают крошечные шерстяные пряди, случайно закрученные друг вокруг друга. При повреждении резким разрезом подвижные цепи на молекулярном уровне повторно связываются: через четыре часа материал восстанавливает 80–90% своих свойств, а через 24 часа достигается полное восстановление.

Как отмечает Ханг Чжан из Aalto University, «жесткие, прочные и самовосстанавливающиеся гидрогели всегда представляли собой сложную задачу, и обнаруженный механизм укрепления мягких гидрогелей может радикально изменить подход к созданию био-вдохновлённых материалов». Это открытие даёт возможность пересмотреть принципы проектирования современных материалов.

Разработка нового гидрогеля открывает перспективы его применения в доставке лекарств, регенерации ран, производстве сенсоров для мягкой робототехники и создании искусственной кожи. Биологическое вдохновение, лежащее в основе материала, побуждает к поиску решений для создания синтетических тканей и роботов с автономно восстанавливающейся оболочкой.

Работа, выполненная под руководством профессора Ольли Иккала (Aalto University) и профессора Иосифа Брёя (Universität Bayreuth), была опубликована в журнале Nature Materials и представляет собой фундаментальный скачок в материаловедении, открывающий новые возможности для дальнейших исследований и технологических прорывов.


Новое на сайте

20065[b]СПКЯ стало СПМЯ: почему переименование болезни, затрагивающей миллионы женщин, заняло... 20064[b]Почему великая пирамида Гизы пережила все землетрясения за 4500 лет[/b] 20063[b]Генетика Homo erectus: что зубная эмаль рассказала о наших предках[/b] 20062[b]Кости в бухте эребус: что кости моряков Франклина рассказывают спустя полтора века[/b] 20061[b]Крупнейший плавучий ветрогенератор в мире: Китай испытывает установку у берегов... 20060[b]Карие глаза младенца стали индиго после лечения от COVID-19[/b] 20058[b]Почему серебряная чаша с Афиной пролежала в немецком лесу две тысячи лет?[/b] 20057[b]Дыра в атмосфере солнца: вспышка достигла пика и может зажечь полярное сияние[/b] 20056[b]Динго возрастом 950 лет: кто и зачем кормил могилу животного сотни лет?[/b] 20055[b]Томоэ гозэн: женщина-самурай, которая существовала на самом деле[/b] 20054[b]Что видели астронавты «Аполлона-12» над лунным горизонтом?[/b] 20053[b]Восковой блокнот на латыни и шёлковая туалетная бумага: кто посещал средневековый... 20052[b]Хантавирус на борту: 41 человек под наблюдением после рейса MV Hondius[/b] 20051[b]Зелёные камни в пещере Пиренеев: четыре тысячи лет медной металлургии[/b]
Ссылка