Stvoren je samoobnavljajući senzorski materijal

Novi materijal može se koristiti u protetici, kao i u izradi elektroničkih uređaja.

Znanstvenici već godinama pokušavaju stvoriti materijal koji bi imitirao ljudsku kožu, imao iste karakteristike i obavljao slične funkcije. Glavne kvalitete kože koje znanstvenici pokušavaju ponovno stvoriti su osjetljivost i sposobnost zacjeljivanja. Zahvaljujući tim svojstvima, ljudska koža šalje signale mozgu o temperaturi i tlaku te služi kao zaštitna barijera protiv nadražujućih tvari iz okoliša.

Tim profesora kemijskog inženjerstva sa Sveučilišta Stanford, Zhenana Baoa, prvi je put uspio stvoriti materijal koji kombinira ove dvije kvalitete mukotrpnim radom.

Tijekom posljednjih deset godina stvoreno je mnogo primjera "umjetne kože", ali čak su i najnapredniji od njih imali vrlo ozbiljne nedostatke. Neki od njih zahtijevaju visoke temperature za "zacjeljivanje", što ih čini nemogućima za korištenje u svakodnevnim kućanskim uvjetima. Drugi se restauriraju na sobnoj temperaturi, ali tijekom restauracije mijenja im se mehanička ili kemijska struktura, što ih čini, zapravo, jednokratnima. Ali najvažnije je da nijedan od ovih materijala nije bio dobar vodič električne energije.

Zhenan Bao i njegovi kolege napravili su veliki korak naprijed u tom smjeru i prvi put su spojili svojstva samoobnavljanja plastičnog polimera i električnu vodljivost metala u jednom materijalu.

Znanstvenici su započeli s plastikom koja se sastojala od dugih lanaca molekula povezanih vodikovim vezama. To je prilično slaba veza između pozitivno nabijenog područja jednog atoma i negativno nabijenog područja sljedećeg. Ova struktura omogućila je materijalu da se učinkovito samoobnavlja nakon vanjskih utjecaja. Molekule se prilično lako razgrađuju, ali se zatim ponovno povezuju u svom izvornom obliku. Rezultat je bio fleksibilan materijal koji su znanstvenici usporedili s karamelom ostavljenom u hladnjaku.

Znanstvenici su ovom elastičnom polimeru dodali mikročestice nikla, što je povećalo mehaničku čvrstoću materijala. Osim toga, te su čestice povećale njegovu električnu vodljivost: struja se lako provodi od jedne mikročestice do druge.

Rezultat je ispunio sva očekivanja. „Većina plastike su dobri izolatori, ali dobili smo izvrstan vodič“, sažeo je Zhenan Bao.

Znanstvenici su zatim testirali sposobnost materijala da se oporavi. Mali komad materijala prepolovili su nožem. Laganim pritiskom dvaju dobivenih dijelova jedan o drugi, istraživači su otkrili da je materijal povratio 75% svoje izvorne čvrstoće i električne vodljivosti. Pola sata kasnije, materijal je potpuno povratio svoja izvorna svojstva.

„Čak i ljudskoj koži treba nekoliko dana da zacijeli. Dakle, mislim da smo postigli prilično dobar rezultat“, rekao je Baov kolega Benjamin Chi Kion Tee.

Novi materijal je također uspješno prošao sljedeći test - 50 ciklusa rezanja i oporavka.

Istraživači se tu neće zaustaviti. U budućnosti žele bolje iskoristiti čestice nikla u materijalu, jer ga one ne samo čine jačim i poboljšavaju njegovu električnu vodljivost, već i smanjuju njegovu sposobnost samoobnavljanja. Korištenje manjih metalnih čestica moglo bi materijal učiniti još učinkovitijim.

Mjerenjem osjetljivosti materijala, znanstvenici su otkrili da on može detektirati i reagirati na pritisak snagom stiska ruke. Zato su Bao i njegov tim uvjereni da se njihov izum može koristiti u protetskim udovima. Osim toga, planiraju napraviti svoj materijal što tanjim i prozirnijim kako bi se mogao koristiti za premazivanje elektroničkih uređaja i njihovih zaslona.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]