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. Ученые изменили процесс, обычно используемый для создания гидрогелей, для получения нового, гораздо более эластичного, пишет Phys.org.
Гидрогели можно тянуть, как ириску или резинку. Но большинство из них не очень хорошо возвращаются к своей первоначальной форме. Кроме того, их можно растягивать только в одном направлении.
Гидрогели обычно изготавливают путем создания соединений со сшитыми полимерами, связанными молекулами воды. В новом исследовании команда из Китая внесла изменения в метод изготовления, чтобы улучшить характеристики гидрогеля.
Исследовательская группа модифицировала стандартный подход, добавив так называемые «цепи жемчужного ожерелья» — полимерные цепи, сформированные в форме спиралей и соединенные вместе с помощью атомов углерода. Такие цепи могут разворачиваться, когда их тянут, и сматываться, когда их отпускают. Чтобы создать их, 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 его отпускали, образец уменьшался до первоначального размера и формы всего за несколько секунд. Ученые 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.
Более того, материал способен самостоятельно восстановить свою структуру в течение секунды после незначительных проколов иглой или ножом. Для тестирования этих свойств ученые надували шарики из гидрогеля, прокалывали их, а через несколько секунд снова надували — никаких утечек воздуха не было. Кроме того, исследования показали, что на шарике из гидрогеля сможет стоять человек весом до 50 кг — и после шарик восстанавливает свою исходную форму.
Чтобы проверить возможность использования гидрогеля в общих целях, команда создала роботизированные захваты и использовали их для бережного обращения с хрупкими объектами в своей лаборатории. Они обнаружили, что робот, например, может собирать клубнику, не причиняя повреждений.
Ранее ученые создали самовосстанавливающийся бетон.
