Новый материал «тренируется» и становится прочнее при нагрузках — Naked Science
4 февраля
4 минуты
Редакция

Новый материал «тренируется» и становится прочнее при нагрузках

Полимерные структуры нового гидрогеля восстанавливают и усиливают разорванные цепи, становясь жестче и прочнее после механических нагрузок.

hydrogel0

Японские ученые научились получать материалы, которые становятся прочнее с каждым механическим воздействием — подобно тому, как наши мускулы становятся сильнее с каждой тренировкой. В самом деле, по словам Цзяньпин Гун (Jian Ping Gong) и ее коллег из Университета Хоккайдо, именно структура мышечной ткани навела их на мысль о создании подобных материалов. Технология их получения описывается в статье, опубликованной в журнале Science.

 

В ходе тренировки при значительных нагрузках в мышцах происходит частичное разрушение белковых волокон и образование новых, более прочных и сильных. Аналогичный подход применили японские ученые, получив гидрогель на основе двух полимерных компонентов — одного прочного и жесткого, а второго — гибкого и растяжимого. При этом материал более чем на 85 процентов заполнен жидкостью, в которой растворены мономеры — компоненты, способные образовывать молекулы обоих полимеров.

  

Вверху — принцип работы гидрогеля с двумя полимерными компонентами. Внизу — эксперименты в лаборатории: с каждой «тренировкой» образец становился все жестче и все меньше растягивался, поднимая груз / ©Matsuda et al., 2019

 

Механическая нагрузка на такой материал вызывает разрушение некоторых цепей «жесткого» полимера. На образовавшихся свободных концах тут же начинаются новые реакции полимеризации с участием присутствующих мономеров, которые ведут к упрочнению материала. В лабораторных экспериментах японским исследователям удалось показать, что после нескольких «тренировок» масса полимеров в гидрогеле возросла на 86 процентов. При этом прочность его увеличилась в полтора раза, а жесткость — в 23.

 

©Hokkaido University

 

Авторы уверены, что разработка найдет применение в создании самовосстанавливающихся, гибких и прочных материалов будущего — для робототехники, экзоскелетов и, конечно, для медицинской реконструкции утраченных мышц.

Вчера, 19:17
4 минуты
Илья Ведмеденко

Эксперты измерили радиолокационную заметность нового шведского корвета типа «Висбю»: она оказалась чрезвычайно малой.

Позавчера, 14:09
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи полагают, что усваивание алкоголя, возможно, позволило предкам человека разумного возвыситься над другими видами.

Позавчера, 13:16
2 минуты
Илья Ведмеденко

Российское телевидение показало, что находится внутри так называемого ядерного чемоданчика — устройства, содержащего коды, которые в случае необходимости должны привести в действие ядерный арсенал страны.

4 декабря
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

4 декабря
2 минуты
Илья Ведмеденко

По мнению информаторов Центрального разведывательного управления США, СССР мог располагать огромным танком массой в 120 тонн.

Вчера, 19:17
4 минуты
Илья Ведмеденко

Эксперты измерили радиолокационную заметность нового шведского корвета типа «Висбю»: она оказалась чрезвычайно малой.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

18 ноября
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

4 декабря
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: