Létrehoztak egy öngyógyító érzékelő anyagot.

Az új anyag felhasználható protézisekben, valamint elektronikus eszközök létrehozásában.

A tudósok évek óta próbálnak olyan anyagot létrehozni, amely utánozza az emberi bőrt, ugyanolyan tulajdonságokkal rendelkezik és hasonló funkciókat lát el. A bőr fő tulajdonságai, amelyeket a tudósok megpróbálnak újraalkotni, az érzékenység és a gyógyulási képesség. Ezen tulajdonságoknak köszönhetően az emberi bőr jeleket küld az agynak a hőmérsékletről és a nyomásról, és védőgátként szolgál a környezeti irritáló anyagokkal szemben.

Fáradságos munkával Zhenan Bao, a Stanford Egyetem vegyészmérnöki professzorának csapata először sikerült olyan anyagot létrehoznia, amely ötvözi ezt a két tulajdonságot.

Az elmúlt tíz évben számos „mesterséges bőr” készült, de még a legfejlettebbeknek is komoly hátrányaik voltak. Némelyikükhöz magas hőmérséklet szükséges a „gyógyuláshoz”, ami lehetetlenné teszi a mindennapi háztartási körülmények között való használatukat. Másokat szobahőmérsékleten restaurálnak, de a restaurálás során mechanikai vagy kémiai szerkezetük megváltozik, ami valójában eldobhatóvá teszi őket. De ami a legfontosabb, ezek közül az anyagok közül egyik sem volt jó elektromos vezető.

Zhenan Bao és kollégái jelentős lépést tettek ebben az irányban, és elsőként egyesítették egyetlen anyagban egy műanyag polimer öngyógyító tulajdonságait és egy fém elektromos vezetőképességét.

A tudósok egy olyan műanyaggal kezdték, amely hidrogénkötésekkel összekapcsolt hosszú molekulaláncokból állt. Ez egy meglehetősen gyenge kapcsolat az egyik atom pozitív töltésű régiója és a következő negatív töltésű régiója között. Ez a szerkezet lehetővé tette az anyag számára, hogy hatékonyan regenerálódjon a külső hatások után. A molekulák meglehetősen könnyen lebomlanak, de aztán újra egyesülnek eredeti formájukban. Az eredmény egy rugalmas anyag lett, amelyet a tudósok a hűtőszekrényben hagyott karamellához hasonlítottak.

A tudósok nikkel mikrorészecskéket adtak ehhez a rugalmas polimerhez, ami növelte az anyag mechanikai szilárdságát. Ezenkívül ezek a részecskék növelték az elektromos vezetőképességét: az áram könnyen vezetődik egyik mikrorészecskéről a másikra.

Az eredmény minden várakozásnak megfelelt. „A legtöbb műanyag jó szigetelő, de mi egy kiváló vezetőt kaptunk” – összegezte Zhenan Bao.

A tudósok ezután tesztelték az anyag regenerálódási képességét. Egy késsel kettévágtak egy kis darabot az anyagból. A két rész finom összenyomásával a kutatók azt tapasztalták, hogy az anyag visszanyerte eredeti szilárdságának és elektromos vezetőképességének 75%-át. Fél óra múlva az anyag teljesen visszanyerte eredeti tulajdonságait.

„Még az emberi bőrnek is szüksége van néhány napra a gyógyuláshoz. Szóval azt hiszem, elég jó eredményt értünk el” – mondta Bao kollégája, Benjamin Chi Kion Tee.

Az új anyag a következő teszten is sikeresen átment - 50 vágás-helyreállítási cikluson.

A kutatók nem állnak meg itt. A jövőben jobban szeretnék kihasználni az anyagban található nikkelrészecskéket, mivel ezek nemcsak erősebbé teszik és javítják az elektromos vezetőképességét, hanem csökkentik az öngyógyító képességét is. A kisebb fémrészecskék használata még hatékonyabbá teheti az anyagot.

Az anyag érzékenységének mérésével a tudósok felfedezték, hogy az egy kézfogás erejével képes érzékelni és reagálni a nyomásra. Ezért Bao és csapata biztos abban, hogy találmányuk felhasználható protézisekben. Ezenkívül azt tervezik, hogy anyagukat a lehető legvékonyabbá és legátlátszóbbá teszik, hogy elektronikus eszközök és azok képernyőinek bevonására is használhatók legyenek.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]