Новый материал «тренируется» и становится прочнее при нагрузках

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

4 231
Выбор редакции

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

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.

Технологии

Naked Science Facebook VK Twitter
4 231
Комментарии
Японские ученые зря суетились, подобное открытие было сделано, как только человек научился обрабатывать метал, изготавливая так называемую дамасскую сталь, из сортов металла, разной твердости. Чудаки.

Быстрый вход

Или авторизуйтесь с помощью:

на сайте, чтобы оставить комментарий.
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку