Създаден е самовъзстановяващ се сензорен материал

Новият материал може да се използва в протезирането, както и при създаването на електронни устройства.

Учените от много години се опитват да създадат материал, който да имитира човешката кожа, да има същите характеристики и да изпълнява подобни функции. Основните качества на кожата, които учените се опитват да пресъздадат, са чувствителност и способност за самолечение. Благодарение на тези свойства, човешката кожа изпраща сигнали до мозъка за температура и налягане и служи като защитна бариера срещу дразнители от околната среда.

Чрез усърдна работа, екипът на професора по химическо инженерство Джънан Бао от Станфордския университет успя за първи път да създаде материал, който съчетава тези две качества.

През последните десет години бяха създадени много примери за „изкуствена кожа“, но дори и най-модерните от тях имаха много сериозни недостатъци. Някои от тях изискват високи температури, за да „заздравеят“, което ги прави невъзможни за използване в ежедневни битови условия. Други се реставрират при стайна температура, но по време на реставрацията тяхната механична или химическа структура се променя, което ги прави, всъщност, за еднократна употреба. Но най-важното е, че нито един от тези материали не е бил добър проводник на електричество.

Женан Бао и неговите колеги направиха голяма крачка напред в тази посока и за първи път комбинираха самовъзстановяващите се свойства на пластмасов полимер и електрическата проводимост на метал в един материал.

Учените започнали с пластмаса, която се състояла от дълги вериги от молекули, свързани чрез водородни връзки. Това е сравнително слаба връзка между положително заредената област на един атом и отрицателно заредената област на следващия. Тази структура позволила на материала ефективно да се самовъзстановява след външни влияния. Молекулите се разграждат доста лесно, но след това се свързват отново в първоначалната си форма. Резултатът бил гъвкав материал, който учените сравнили с карамел, оставен в хладилника.

Учените добавили микрочастици никел към този еластичен полимер, което увеличило механичната якост на материала. Освен това, тези частици увеличили неговата електрическа проводимост: токът лесно се провежда от една микрочастица към друга.

Резултатът отговори на всички очаквания. „Повечето пластмаси са добри изолатори, но ние получихме отличен проводник“, обобщи Женан Бао.

След това учените тестваха способността на материала да се възстановява. Те разрязаха малко парче от материала наполовина с нож. Чрез леко притискане на двете получени части една към друга, изследователите установиха, че материалът е възвърнал 75% от първоначалната си якост и електрическа проводимост. Половин час по-късно материалът напълно възвърна първоначалните си свойства.

„Дори човешката кожа се нуждае от няколко дни, за да заздравее. Така че мисля, че постигнахме доста добър резултат“, каза колегата на Бао, Бенджамин Чи Кион Тий.

Новият материал успешно премина и следващия тест - 50 цикъла на възстановяване след рязане.

Изследователите няма да спрат дотук. В бъдеще те искат да използват по-добре никеловите частици в материала, тъй като те не само го правят по-здрав и подобряват електрическата му проводимост, но и намаляват способността му за самовъзстановяване. Използването на по-малки метални частици би могло да направи материала още по-ефективен.

Чрез измерване на чувствителността на материала, учените установили, че той може да открива и реагира на натиск със силата на ръкостискане. Ето защо Бао и екипът му са уверени, че изобретението им може да се използва в протезни крайници. Освен това, те планират да направят материала си възможно най-тънък и прозрачен, така че да може да се използва за покриване на електронни устройства и техните екрани.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]