Tekkis eneses ravitav tundlik materjal

Uut materjali saab kasutada proteeside, samuti elektrooniliste seadmete loomisel.

Teadlased on püüdnud luua materjali, mis jäljendab inimese nahka juba aastaid, omab samu tunnuseid ja võib selliseid funktsioone täita. Naha peamised omadused, mida teadlased püüavad uuesti luua, on tundlikkus ja võime paraneda. Nende omaduste tõttu saadab inimese nahk signaale ajust temperatuuri ja rõhu suhtes ning toimib keskkonnakaitseliste ärritavate ainete kaitsva barjäärina.

Stanfordi ülikooli keemiainstituudi professor Chengdu Bao oli esmakordselt vaevatu töö tulemusena õnnestunud luua materjali, mis ühendab need kaks omadust.

Viimase kümne aasta jooksul on loodud palju "tehisnahast" proove, kuid isegi kõige kogenumatel neist on väga tõsised puudused. Mõned neist nõuavad "kuumust", et "paraneda", mis muudab nende igapäevaseks kasutamiseks igati võimatuks. Teised restaureeritakse toatemperatuuril, kuid kui need taastatakse, muutuvad nende mehhaaniline või keemiline struktuur, mistõttu need on tegelikult kasutatavad. Kuid mis kõige tähtsam, ükski neist materjalidest ei olnud hea elektrijuht.

Zhang Bao ja tema kolleegid suutsid selles suunas suurt sammu edasi teha ja esimest korda ühendada ühes materjalis plastikpolümeeri eneses paranemisega ja metalli elektrijuhtivusega.

Teadlased alustasid plastiga, mis koosnesid pikkadest molekulide ahelatest, mis olid ühendatud vesiniksidemetega. See on üsna nõrk seos positiivselt laetud ühe aatomi piirkonna ja järgmise negatiivse laenguga piirkonna vahel. See struktuur võimaldas materjalil pärast välimist lööki tõhusalt ise parandada. Molekulid lihtsalt kollapsid, kuid siis ühendatakse uuesti nende esialgses vormis. Selle tulemusena saadi paindlik materjal, mille teadlased võrdlesid külmikus iirisega vasakpoolset külge.

Sellele elastsele polümeerile lisasid teadlased nikli mikroosakesed, mis suurendasid materjali mehaanilist tugevust. Lisaks sellele on need osakesed suurendanud oma elektrijuhtivust: voolu on lihtne viia ühest mikroosakest teise.

Tulemus vastas kõigile ootustele. "Enamik plastidest on hea isolaatorid ja meil on suurepärane dirigent," jõudis Zheng Bao.

Siis katsetasid teadlased materjali võime taastuda. Nad lõikasid väikese materjali nuga pooleks. Mõlemat moodustunud osade kergelt pressimist üksteisele, leidsid teadlased, et materjal taastas algse tugevuse ja elektrijuhtivuse 75% võrra. Pool tundi pärast materjali täielikult taastada oma esialgsed omadused.

"Isegi inimese nahk võtab paar päeva paranema, nii et ma arvan, et oleme saavutanud väga head tulemust," ütles Bao Benjamin kolleeg Chi Kion Tee.

Uus materjal edukalt läbis järgmise katse - 50 tsüklit sisselõike taastumist.

Teadlased ei kavatse selles küsimuses elada. Tulevikus soovivad nad nikliosakeste tõhusamat kasutamist materjalis, kuna need ei muuda mitte ainult tugevust ja parandavad elektrijuhtivust, vaid vähendavad ka ise ennast parandavat võimekust. Väiksemate metallosakeste kasutamine võib muuta materjali veelgi efektiivsemaks.

Materjali tundlikkuse mõõtmisel leidsid teadlased, et nad suudavad käsitsemise tugevuse abil tuvastada survet ja reageerida sellele. Kuna Bao ja tema meeskond on kindlad, et nende leiutist saab kasutada proteeside jäsemetes. Lisaks viivad nad oma materjalid võimalikult õhuke ja läbipaistev, nii et neid saab kasutada elektrooniliste seadmete ja nende ekraanide katmiseks.

[1], [2], [3]