Корисний для робототехніки. Новий гель змінює колір, самовідновлюється і тягнеться у 46 разів довше
Гель тягнеться, сам відновлюється і змінює колір під напругою чи нагрівом (Фото: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering)
Дослідники з Тайваню створили новий гель, який тягнеться у 4600%, сам відновлюється після пошкоджень і змінює колір під впливом напруги або нагріву. Його можна використовувати у переносних пристроях та м’якій робототехніці.
Гель працює як «розумна гумка»: коли його тягнути або нагрівати, він змінює колір. Це дозволяє легко бачити, де матеріал зазнає навантаження. Зазвичай матеріали або тягнуться, але швидко ламаються, або залишаються міцними, але не відновлюються і не реагують на стрес. Новий гель поєднує всі ці властивості одночасно.
Секрет матеріалу у його молекулярній структурі. Дослідники використали особливі молекули-«кільця» (ротаксани), які можуть ковзати по «осі» та поводитися як пружина. Ці кільця об'єднані у ланцюжки та закріплені у поліуретановому гелі з нанокристалами целюлози — дуже міцними волокнами.
Целюлоза допомагає гелю самовідновлюватися: молекули утворюють тимчасові водневі зв’язки, які легко відновлюються.
До молекул додали спеціальний флуоресцентний елемент DPAC. Коли він може вільно рухатися, гель світиться помаранчевим, а коли рух обмежений (наприклад, при розтягуванні або вигині) — синім. Таким чином, гель візуально показує, де він напружений.
Матеріал витримує надзвичайно велике розтягнення — близько 4600% (1 см можна тягнути до 46 см без розриву). Він також дуже міцний — у 2,6 раза міцніший за звичайний поліуретановий гель без таких молекул.
Крім цього, гель сам відновлюється за кілька годин при кімнатній температурі або швидше при легкому нагріванні.
Можливі застосування включають носимі сенсори, м’які роботи, штучну шкіру та медичні імпланти, які можуть відчувати навантаження і самостійно відновлюватися. Гель також може допомогти створювати електроніку, стійку до пошкоджень, яка не ламається раптово, а показує навантаження через зміну кольору.