Команда молекулярных инженеров из Университета Цинхуа в Китае разработала новый тип гидрогеля, который может растягиваться в 15 раз по сравнению с первоначальным размером, а затем возвращаться к исходной форме. В своем исследовании, опубликованном в журнале Science , группа изменила процесс, обычно используемый для создания гидрогелей, для получения нового, гораздо более эластичного.
Гидрогели известны своей эластичностью — их можно тянуть, как ириску или резиновую ленту. Но большинство из них не очень хорошо возвращаются к своей первоначальной форме, что делает их эластичными, но не эластичными. Кроме того, их можно растягивать только в одном направлении.
В настоящее время гидрогели обычно изготавливают путем создания соединений со сшитыми полимерами, связанными молекулами воды. В рамках этой новой работы команда из Китая стремилась улучшить характеристики гидрогеля, внеся изменения в метод изготовления.
Чтобы создать новый гидрогель, исследовательская группа модифицировала стандартный подход, добавив так называемые «цепи жемчужного ожерелья» — полимерные цепи, сформированные в форме спиралей и соединенные вместе с помощью атомов углерода. Они обнаружили, что такие цепи могут разворачиваться, когда их тянут, и перематываться, когда их отпускают. Чтобы создать цепи, команда удалила воду из традиционного гидрогеля, заставив существующие цепи прикрепиться друг к другу, а затем восстановила воду.
Исследователи обнаружили, что они могут растянуть 30-сантиметровый образец на высоту до пяти метров. Когда они выпустили его, образец уменьшился до своего первоначального размера и формы всего за несколько секунд. Они предполагают, что образцы, сделанные в форме дисков, можно тянуть во всех направлениях до тех пор, пока исходный образец не станет в 100 раз больше своей первоначальной формы, а затем вернуться в исходную форму, когда их отпустят.
Чтобы проверить возможность использования гидрогеля в общих целях, они создали роботизированные захваты и использовали их для бережного обращения с хрупкими объектами в своей лаборатории. Они обнаружили, что их робот, например, может собирать клубнику, не вызывая синяков или каких-либо повреждений. Они предполагают, что их новый гидрогель найдет множество применений в коммерческих целях.
Теги: полимеры
