Британские ученые разработали гидрогель, который на 80% состоит из воды и напоминает желе, однако обладает рекордным для гидрогелей сопротивлением сжатию. Этого удалось достичь за счет включения полимеров, которые при сжимании образуют прочную сеть. Материал перспективен для использования робототехнике и биомедицине. Статья опубликована в журнале Nature Materials.
Свойства материалов зависят от их молекулярной структуры. Эластичные гидрогели обладают множеством полезных свойств. Например, они прочны и могут восстанавливать форму. Однако создание гидогеля, который бы выдерживал сильное сжатие с последующим восстановлением формы было практически нерешаемой задачей.
Тем не менее, британские ученые из Кембриджского университета смогли создать мягкий, но чрезвычайно прочный материал, который внешне напоминает желе и на 80% состоит из воды. Однако при сжатии он действует как сверхтвердое небьющееся стекло и может выдерживать вес стоящего на нем автомобиля. Это становится возможным за счет того, что остальные 20% материала представляют собой сеть полимеров, удерживающихся вместе за счет обратимых взаимодействий, которые и контролируют механические свойства.
«При 80%-ном содержании воды можно подумать, что гидрогель разорвется на части, как воздушный шар с водой, но это не так: он остается неповрежденным и выдерживает огромные сжимающие силы. Свойства гидрогеля кажутся противоречащими друг другу», — рассказал Орен Шерман из Кембриджского университета.
Создать гидрогель исследователи смогли, обратившись к кукурбитурилам — сшивающим молекулам, которые могут удерживать в своей полости две другие «гостевые» молекулы и образовывать плотную полимерную сеть. Ученые подобрали таких «гостей», которые оставались внутри кукурбитурилов как можно дольше.
Разработка может найти множество потенциальных применений от робототехники и биоэлектроники до биомедицины. «Насколько нам известно, это первый случай создания подобных гидрогелей. Мы не просто пишем что-то новое в учебники, что действительно интересно, но мы открываем новую главу в области высококачественных мягких материалов», — прокомментировал Цзэхуань Хуан из Кембриджского университета.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Facebook и Twitter.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
