Мягкий гель, состоящий на 80% из воды, по своим свойствам напоминает небьющееся стекло и может выдержать 16-кратное столкновение с автомобилем без длительной деформации. Материал может быть полезен для широкого спектра применений, включая мягких роботов, протезы и носимые устройства. Исследование опубликовано в журнале Materials by Nature.
Гидратированные полимерные сетки, или гидрогели, которые изготавливались и раньше, отличаются мягкостью и эластичностью со свойствами, напоминающими резину. Но эти гели не могут вернуться к своей первоначальной форме при сильном сжатии.
Теперь Орен Шерман и его коллеги из Кембриджского университета создали мягкий и устойчивый к сжатию гель, который может быстро вернуть свою первоначальную форму в течение нескольких минут, даже после того, как его несколько раз раздавили автомобилем весом 1200 фунтов.
Полимерные сети обычно либо прочные, либо деформируемые, в то время как этот гель сочетает в себе оба свойства, чтобы сделать деформируемые, прочные и долговечные стеклообразные материалы, отмечают специалисты.
Материал содержит полимер, состоящий из двух типов “гостевых” молекул, перфторфенила и фенила, которые находятся внутри бочкообразных молекул “хозяина”, называемых тыквитурилами. Гостевые молекулы сшиваются друг с другом внутри хозяев, образуя решетчатую сеть.
Поскольку поперечные связи образуются за счет притяжения между противоположными зарядами, они постоянно разворачиваются и перестраиваются. Шерман и его коллеги подозревали, что увеличение продолжительности существования поперечных связей до диссоциации может повысить устойчивость гидрогеля к сжатию.
Чтобы проверить эту идею, исследователи изменили структуру фенильных гостевых молекул в сети, сделав их более водоотталкивающими, что увеличило время до диссоциации сшивок. Они создали различные гели, от резины до стекла.
“Этот новый класс материалов имеет большие перспективы в широком спектре применений, включая замену хрящей, электронные оболочки, протезы конечностей, носимые устройства и мягкую робототехнику”, — делится Шерман.
