Sukurta savaime išsilyginanti jutiklinė medžiaga

Nauja medžiaga gali būti naudojama protezuose, taip pat kuriant elektroninius prietaisus.

Mokslininkai jau daugelį metų bando sukurti medžiagą, kuri imituotų žmogaus odą, turėtų tokias pačias savybes ir atliktų panašias funkcijas. Pagrindinės odos savybės, kurias mokslininkai bando atkurti, yra jautrumas ir gebėjimas gyti. Dėl šių savybių žmogaus oda siunčia signalus į smegenis apie temperatūrą ir slėgį ir tarnauja kaip apsauginis barjeras nuo aplinkos dirgiklių.

Kruopštaus darbo dėka Stanfordo universiteto chemijos inžinerijos profesoriaus Zhenano Bao komandai pirmą kartą pavyko sukurti medžiagą, kuri apjungia šias dvi savybes.

Per pastaruosius dešimt metų buvo sukurta daug „dirbtinės odos“ pavyzdžių, tačiau net ir patys pažangiausi iš jų turėjo labai rimtų trūkumų. Kai kuriems iš jų „gijimui“ reikalinga aukšta temperatūra, todėl jų neįmanoma naudoti kasdienėmis buitinėmis sąlygomis. Kiti restauruojami kambario temperatūroje, tačiau restauravimo metu pasikeičia jų mechaninė ar cheminė struktūra, todėl jie iš tikrųjų tampa vienkartiniais. Tačiau svarbiausia, kad nė viena iš šių medžiagų nebuvo gera elektros laidininkė.

Zhenan Bao ir jo kolegos žengė didelį žingsnį į priekį šia kryptimi ir pirmą kartą sujungė plastikinio polimero savaiminio gijimo savybes ir metalo elektrinį laidumą vienoje medžiagoje.

Mokslininkai pradėjo nuo plastiko, sudaryto iš ilgų molekulių grandinių, sujungtų vandeniliniais ryšiais. Tai gana silpnas ryšys tarp teigiamai įkrautos vieno atomo srities ir neigiamai įkrautos kito srities. Tokia struktūra leido medžiagai efektyviai atsistatyti po išorinių poveikių. Molekulės gana lengvai suyra, bet po to vėl susijungia pradine forma. Rezultatas buvo lanksti medžiaga, kurią mokslininkai palygino su šaldytuve paliktu irisu.

Mokslininkai į šį elastingą polimerą pridėjo nikelio mikrodalelių, kurios padidino medžiagos mechaninį stiprumą. Be to, šios dalelės padidino jos elektrinį laidumą: srovė lengvai praleidžiama iš vienos mikrodalelės į kitą.

Rezultatas pateisino visus lūkesčius. „Dauguma plastikų yra geri izoliatoriai, bet mes gavome puikų laidininką“, – apibendrino Zhenan Bao.

Tada mokslininkai išbandė medžiagos gebėjimą atsigauti. Jie peiliu perpjovė nedidelį medžiagos gabalėlį per pusę. Lengvai suspausdami dvi gautas dalis, tyrėjai nustatė, kad medžiaga atgavo 75 % pradinio stiprumo ir elektrinio laidumo. Po pusvalandžio medžiaga visiškai atgavo savo pirmines savybes.

„Net žmogaus odai užgyti reikia kelių dienų. Taigi manau, kad pasiekėme gana gerą rezultatą“, – sakė Bao kolega Benjaminas Chi Kionas Tee.

Naujoji medžiaga sėkmingai išlaikė ir kitą bandymą – 50 pjovimo-atstatymo ciklų.

Tyrėjai tuo nesustos. Ateityje jie nori geriau panaudoti medžiagoje esančias nikelio daleles, nes jos ne tik sustiprina ją ir pagerina elektrinį laidumą, bet ir sumažina savigydos gebėjimą. Naudojant mažesnes metalo daleles, medžiaga galėtų būti dar efektyvesnė.

Išmatuodami medžiagos jautrumą, mokslininkai nustatė, kad ji gali aptikti ir reaguoti į spaudimą rankos paspaudimo jėga. Štai kodėl Bao ir jo komanda įsitikinę, kad jų išradimas gali būti naudojamas protezuose. Be to, jie planuoja pagaminti savo medžiagą kuo plonesnę ir skaidresnę, kad ją būtų galima naudoti elektroniniams prietaisams ir jų ekranams padengti.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]