Самовосстанавливающийся материал заменяет постоянные связи, характерные для обычных гидрогелей, обратимыми
Ученые из Северо-Восточного университета разработали уникальный материал на основе гидрогеля, который способен самостоятельно восстанавливаться после повреждений и полностью перерабатываться. Это открытие может привести к созданию самовосстанавливающихся медицинских имплантов, электроники нового поколения и экологически чистых упаковок, пишет Phys.org.
Представьте ситуацию: вы уронили контактную линзу, а кот принял ее за игрушку. Обычно это означает поход в оптику за новой парой. Но если бы она была сделана из нового материала, разработанного профессором Диего М. Альсате-Санчесом и аспиранткой Дженной Кин, царапины исчезли бы сами собой через несколько минут.
Этот материал относится к классу гидрогелей — веществ, способных удерживать огромное количество воды в своей структуре. Обычно такие материалы делают прочными с помощью «постоянных» химических связей, которые невозможно разорвать без разрушения самого пластика. Исследователи заменили их на особые молекулы, связи которых могут разрываться и соединяться заново при определенных условиях. В ходе испытаний выяснилось удивительное свойство: переработанные версии гидрогеля не просто сохраняли свои свойства, но иногда работали даже лучше оригинала.
Два гидрогеля, один из которых был окрашен родамин-B, были разрезаны и аккуратно соединены для визуальной оценки самовосстановления в течение 15 минут.Секрет управления этим процессом кроется в уровне кислотности среды — pH. Если уровень кислоты повышается выше определенного порога, химические связи внутри геля разрушаются, позволяя разобрать его на исходные компоненты для переработки. В остальное время материал остается стабильным и прочным. Самовосстановление же происходит благодаря воде. Как объяснили эксперты, вода поддерживает полимерную сетку в динамическом состоянии, позволяя связям постоянно разрываться и образовываться заново. Исследователи наглядно продемонстрировали этот эффект: они разрезали кусок гидрогеля пополам, соединили края, и уже через 15 минут место разрыва стало практически незаметным.
«Чтобы быть долговечными, материалы должны сопротивляться химическим изменениям; чтобы быть пригодными для вторичной переработки, они должны поддаваться химическим превращениям», — отметила Василики-Александра Глезако из Национальной лаборатории Ок-Ридж.
Эта разработка решает классическую проблему материаловедения: как совместить прочность с возможностью полной утилизации. Подобные материалы могут найти применение везде — от создания охлаждающих масок для лица до доставки лекарств внутрь организма, где способность к самовосстановлению критически важна.
Ранее ученые придумали гидрогель для выращивания человеческих костей. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
