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

19164Уязвимые обучающие приложения открывают доступ к облакам Fortune 500 для криптомайнинга 19163Почему ботнет SSHStalker успешно атакует Linux уязвимостями десятилетней давности? 19162Microsoft устранила шесть уязвимостей нулевого дня и анонсировала радикальные изменения в... 19161Эскалация цифровой угрозы: как IT-специалисты КНДР используют реальные личности для... 19160Скрытые потребности клиентов и преимущество наблюдения над опросами 19159Академическое фиаско Дороти Паркер в Лос-Анджелесе 19158Китайский шпионский фреймворк DKnife захватывает роутеры с 2019 года 19157Каким образом корейские детские хоры 1950-х годов превратили геополитику в музыку и... 19156Научная революция цвета в женской моде викторианской эпохи 19155Как новый сканер Microsoft обнаруживает «спящих агентов» в открытых моделях ИИ? 19154Как новая кампания DEADVAX использует файлы VHD для скрытой доставки трояна AsyncRAT? 19153Как новые китайские киберкампании взламывают госструктуры Юго-Восточной Азии? 19152Культ священного манго и закат эпохи хунвейбинов в маоистском Китае 19151Готовы ли вы к эре коэффициента адаптивности, когда IQ и EQ больше не гарантируют успех? 19150Иранская группировка RedKitten применяет сгенерированный нейросетями код для кибершпионажа
Ссылка