Новый материал «тренируется» и становится прочнее при нагрузках - Naked ScienceNaked Science
4 февраля
4 минуты
Naked Science
7

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.

14 октября
4 минуты
Сергей Васильев

Грузинский ученый предположил существование крошечных, способных к самокопированию зондов, с помощью которых высокоразвитая цивилизация могла бы исследовать и осваивать Галактику.

14 октября
9 минут
ФизТех

Международная команда ученых оценила сколько людей в мире болеют и умирают от рака, каково число лет жизни прожитых больными с онкологией или потерянных вследствие преждевременной смерти, какие из видов рака наиболее распространены, а какие уносят наибольшее число жизней, и насколько рак сопоставим с другими болезнями.

14 октября
5 минут
Мария Назарова

Простая анимация доказывает, что сверхсветовые корабли оказались бы бесполезными в реальности.

14 октября
4 минуты
Сергей Васильев

Грузинский ученый предположил существование крошечных, способных к самокопированию зондов, с помощью которых высокоразвитая цивилизация могла бы исследовать и осваивать Галактику.

14 октября
9 минут
ФизТех

Международная команда ученых оценила сколько людей в мире болеют и умирают от рака, каково число лет жизни прожитых больными с онкологией или потерянных вследствие преждевременной смерти, какие из видов рака наиболее распространены, а какие уносят наибольшее число жизней, и насколько рак сопоставим с другими болезнями.

14 октября
5 минут
Мария Назарова

Простая анимация доказывает, что сверхсветовые корабли оказались бы бесполезными в реальности.

14 октября
4 минуты
Сергей Васильев

Грузинский ученый предположил существование крошечных, способных к самокопированию зондов, с помощью которых высокоразвитая цивилизация могла бы исследовать и осваивать Галактику.

14 октября
9 минут
ФизТех

Международная команда ученых оценила сколько людей в мире болеют и умирают от рака, каково число лет жизни прожитых больными с онкологией или потерянных вследствие преждевременной смерти, какие из видов рака наиболее распространены, а какие уносят наибольшее число жизней, и насколько рак сопоставим с другими болезнями.

27 сентября
57 минут
Александр Березин

Глобальное потепление имеет не только негативные последствия: оно заметно снизило смертность среди людей и увеличило биомассу в дикой природе, запустив процесс глобального озеленения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

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