Super Jelly может выжить после того, как его наехала машина

Исследователи разработали желеобразный материал, который может выдержать эквивалент стоящего на нем слона и полностью восстановиться до своей первоначальной формы, даже если он на 80% состоит из воды.


Мягкий, но прочный материал, разработанный командой из Кембриджского университета, выглядит и ощущается как мягкий желе, но при сжатии действует как сверхтвердое небьющееся стекло, несмотря на высокое содержание воды.

Не содержащая воды часть материала представляет собой сеть полимеров, удерживаемых вместе за счет обратимых взаимодействий включения / выключения, которые контролируют механические свойства материала. Это первый случай, когда в мягкий материал добавлено такое значительное сопротивление сжатию.

«Супержеле» можно использовать для широкого круга потенциальных приложений, включая мягкую робототехнику, биоэлектронику или даже в качестве замены хряща в биомедицинских целях. Результаты сообщаются в журнале. Материалы Природы.

Поведение материалов – мягкие они или твердые, хрупкие или прочные – зависит от их молекулярной структуры. Эластичные, похожие на резину гидрогели обладают множеством интересных свойств, которые делают их популярным объектом исследований, таких как их прочность и способность к самовосстановлению, но создание гидрогелей, которые выдерживают сжатие без раздавливания, является сложной задачей.

«Чтобы создать материалы с желаемыми механическими свойствами, мы используем сшивающие агенты, в которых две молекулы соединены химической связью», – сказал доктор Зехуан Хуанг из химического факультета Юсуфа Хамиеда, первый автор исследования. «Мы используем обратимые сшивающие агенты для изготовления мягких и эластичных гидрогелей, но сделать твердый и сжимаемый гидрогель сложно, а создание материала с этими свойствами совершенно нелогично».

Работая в лаборатории профессора Орена Шермана, который руководил исследованием, команда использовала бочкообразные молекулы, называемые кукурбитурилами, для создания гидрогеля, который может выдерживать сжатие. Кукурбитурил – это сшивающая молекула, которая удерживает в своей полости две гостевые молекулы – как молекулярные наручники. Исследователи разработали гостевые молекулы, которые предпочитают оставаться внутри полости дольше, чем обычно, что удерживает полимерную сеть плотно связанной, позволяя ей выдерживать сжатие.

«При 80% -ном содержании воды можно подумать, что он разорвется на части, как воздушный шар с водой, но это не так: он остается неповрежденным и выдерживает огромные сжимающие силы», – сказал Шерман, директор лаборатории синтеза полимеров Мелвилла при университете. «Свойства гидрогеля кажутся противоречащими друг другу».

«То, как гидрогель может выдерживать сжатие, было удивительным, это не было похоже ни на что, что мы видели в гидрогелях», – сказала соавтор доктор Джейд МакКьюн, также из Департамента химии. «Мы также обнаружили, что прочностью на сжатие можно легко управлять, просто изменяя химическую структуру гостевой молекулы внутри наручников».