Універсальне нове сімейство матеріалів може створити реалістичне протезування, футуристичні армійські платформи
Дослідники розробили нове сімейство полімерів, які можуть самовідновлюватися, мати пам'ять форми і піддаватися вторинній переробці
План природи для кінцівки людини - це ретельно шарувата структура з жорсткою кісткою, обмотаною шарами різних м’яких тканин, таких як м’язи та шкіра, які ідеально пов’язані між собою. Досягнення такої вишуканості з використанням синтетичних матеріалів для створення біологічно натхненних робототехнічних деталей або багатокомпонентних складних машин стало інженерним завданням.
Налаштувавши хімію одного полімеру, дослідники з Техаського університету A&M та Армійської дослідницької лабораторії командування бойових можливостей армії США створили ціле сімейство синтетичних матеріалів, які мають різну текстуру - від надм'яких до надзвичайно жорстких. Дослідники заявили, що їх матеріали можна друкувати у форматі 3D, самовідновлюються, підлягають вторинній переробці, і вони природно прилипають один до одного у повітрі або під водою.
Їх висновки детально викладені у травневому номері журналу Advanced Functional Materials.
"Ми створили захоплюючу групу матеріалів, властивості яких можна тонко налаштувати, щоб отримати або м'якість гуми, або міцність несучих пластмас", - сказала д-р Світлана Сухішвілі, професор кафедри матеріалознавства та техніки та відповідний автор дослідження. "Інші їх бажані характеристики, такі як 3D-друкованість і здатність до самовідновлення протягом декількох секунд, роблять їх придатними не просто для більш реалістичного протезування та м'якої робототехніки, а також ідеально підходять для широких військових застосувань, таких як гнучкі платформи для повітряних транспортних засобів та футуристичні самоврядування. цілющі літальні крила ".
Синтетичні полімери складаються з довгих ниток молекулярних мотивів, що повторюються, як бісер на ланцюжку. В еластомерних полімерах або еластомерах ці довгі ланцюги злегка зшиваються, надаючи матеріалам гумової якості. Однак ці зшивки також можна використовувати для того, щоб зробити еластомери більш жорсткими за рахунок збільшення кількості зшивок.
Хоча попередні дослідження маніпулювали щільністю зшивок, щоб зробити еластомери жорсткішими, отримана зміна механічної міцності, як правило, була постійною.
"Зшивки - це як шви в шматку тканини, чим більше швів у вас, тим жорсткіший матеріал і навпаки", - сказав Сухішвілі. "Але замість того, щоб ці" шви "були постійними, ми хотіли досягти динамічного та оборотного зшивання, щоб ми могли створювати матеріали, які можна переробляти".