Posted 20 июня, 15:42

Published 20 июня, 15:42

Modified 1 июля, 06:39

Updated 1 июля, 06:39

Стеклообразный гель

Ученые создали уникальный материал — стеклянный гель

20 июня 2024, 15:42
Фото: Фрагмент видео
Стеклообразный гель
Сверхэластичные, самовосстанавливающиеся «стеклянные гели», изготовленные из ионных растворителей и полимеров, однажды могут стать ключевыми компонентами 3D-печати и мягких роботов.

Несмотря на то, что новый класс материалов на 50–60 процентов состоит из жидкости, он не высыхает и не испаряется, может выдерживать огромное давление и растягиваться в пять раз по сравнению с первоначальной формой. Об этом пишет издание popsci.com со ссылкой на журнал Nature.

Где понадобились новые решения

Многие люди отказались от жестких и прочных контактных линз в пользу вариантов на гелевой основе по вполне понятным причинам: более мягкие гелевые полимеры, наполненные жидкостью, являются гораздо более удобной и дышащей альтернативой, чем их стеклянные предшественники. Но после недавних лабораторных экспериментов исследователи из Университета Северной Каролины смогли создать новый класс материалов, сочетающий в себе некоторые из лучших свойств обоих вариантов.

Принципиальные отличия новых материалов

Как описано в исследовании, у этих стеклообразных гелей — уникальные адгезионные свойства. Они проводят электричество эффективнее, чем ранее известные пластики с подобными характеристиками. По словам разработчиков, сравнительно простой производственный процесс позволяет их стеклообразным гелям затвердевать в любой форме.

«Большинство пластмасс со схожими механическими свойствами требуют, чтобы производители создавали полимер в качестве сырья, а затем транспортировали его на другое предприятие, где он плавится и превращается в конечный продукт», — рассказал автор статьи Майкл Дики, профессор химической и биомолекулярной инженерии.

Самое необычное свойство геля

Чтобы сделать стеклянный гель, Дики и его коллеги смешали жидкий предшественник стеклополимера с жидким растворителем, который состоит из ионов. Затем этот раствор выливают в форму и делают его твердым с помощью ультрафиолета.

«Обычно растворитель размыкает полимерные цепи, что деоает полимер пластичным. Поэтому влажные контактные линзы гибкие, а сухие — нет», — пояснил Дики. «В гелях из стекла происходит такой же процесс. Однако в них ионы растворителя настолько сильно притягиваются к полимеру, что это препятствует движению полимерных цепей».

Эта неспособность двигаться делает гель твердым, но при этом все еще растягиваемым при необходимости. Хотя для изготовления стеклообразных гелей можно использовать несколько полимеров, Дики также отметил, что заряженные или полярные полимеры являются наиболее эффективными, поскольку они притягиваются к ионным жидкостям. Однако точная причина, по которой их стекловидные гели являются липкими, остается загадкой.

«Это, пожалуй, самая интригующая характеристика», — отметил Дики.

Ученые уверены, что у стекловидные гелей — большие перспективы в производственных и инженерных решениях.