Команда химиков и инженеров Cтэнфордского университета создала первый синтетический материал, чувствительный к прикосновению и способный быстро и многократно самовосстанавливаться при комнатной температуре.
Человеческая кожа не только передает в мозг информацию о давлении и температуре, но и эффективно восстанавливает поврежденные участки тканей, чтобы обеспечить надежную защиту организма от внешней среды.
Сочетание этих двух функций в одном синтетическом материале объединила команда Стэнфордского университета во главе с профессором химической инженерии Женаном Бао.
Они впервые смогли создать материал, ощущающий даже небольшое давление и при этом обладающий свойствами самоисцеления при порезах или ранах. Результаты своих исследований ученые разрешили опубликовать в журнале Nature Nanotechnology.
"В последнее десятилетие был достигнут крупный успех в разработках синтетической кожи, но даже самые эффективные самовосстанавливающиеся материалы имели серьезные недостатки. Некоторым для заживления требовалось воздействие высоких температур, другие могли восстанавливаться при комнатной температуре, но при этом меняли механическую или химическую структуру ткани, и могли исцелять себя лишь один раз. Но самая важная деталь, которой необходимо было достигнуть - это создать материал, являющийся хорошим проводником электричества”, - рассказывает главный исследователь Бао.
Ученым удалось объединить пластмассу (способность к самовосстановлению) и металл (способность к проводимости). В результате этих усилий получился материал, состоящий из длинных цепочек молекул, соединенных водородными связями.
"Эти динамические связи позволяют материалу самовосстанавливаться. Молекулы легко распадаются и так же легко восстанавливаются после повреждений”, - говорит Ван Чао, один из членов исследовательской группы. \\\\\\ Ученые добавили к упругому полимеру крошечные частицы никеля, который увеличил механическую прочность нового материала и усилил его проводимость.
После всех усовершенствований исследователи получили полимер с необычными характеристиками. "Большинство пластмасс являются хорошими изоляторами, но полученный нами материал - отличный проводник”, - с гордостью сообщил профессор химической инженерии Женан Бао.
Ученые решили провести испытания полученного полимера: они взяли тонкую полоску материала и разрезали его пополам с помощью скальпеля. После, аккуратно прижимая края материла вместе в течение нескольких секунд, исследователи обнаружили, что материал восстановил 75% от первоначальной прочности и электропроводности. Через 30 минут полимер восстановился на 100%.
"Это невероятно. Даже человеческой коже требуется несколько дней для регенерации”, - делится впечатлениями один из исследователей Тее.
Ученые сообщили, что материал является достаточно чувствительным, чтобы обнаружить давление от рукопожатия. Поэтому идеально подходит для использования в протезировании.
Анна Романцева
