Создан материал, который под воздействием света превращается из мягкого в твердый

Уникальный материал в 10 раз прочнее натурального каучука.

Фото из открытых источников

Впервые исследователи используют только свет и катализатор для изменения твердости и эластичности в молекулах того же типа. Результаты данного исследования опубликованы в Science.

Вдохновленная живыми существами, такими как деревья и моллюски, команда создала уникальный материал, который в десять раз прочнее натурального каучука и может привести к созданию более гибкой электроники и роботов.

«Это первый материал такого типа», - заявил соавтор исследования, профессор Захария Пейдж. «Способность контролировать кристаллизацию и, следовательно, физические свойства материала с применением света потенциально преобразует носимую электронику или приводы в мягкой робототехнике».

Долгое время ученые работали над созданием синтетических материалов, имитирующих характеристики живых структур, например, кожу и мышцы. Структуры живых существ легко сочетают в себе такие качества, как прочность и гибкость. Однако при использовании комбинации различных синтетических материалов для имитации этих свойств в лаборатории материалы часто выходят из строя, то есть распадаются там, где встречаются разные материалы.

«Часто при соединении материалов, особенно если они имеют очень разные механические свойства, они хотят развалиться», - сказал Пейдж.

Однако, используя свет для изменения жесткости или эластичности материала, Пейдж и его коллеги могли регулировать и изменять структуру материала, напоминающего пластик.

Химики начали исследование с мономера, который образует более крупные структуры (полимеры), соединяясь с другими молекулами, идентичными ей, подобно полимеру в наиболее широко используемом пластике.

После тестирования дюжины катализаторов они обнаружили один, который дает «полукристаллический» полимер, похожий на полимер синтетического каучука, когда он соединяется с их мономером и подвергается воздействию видимого света. Примечательно, что там, где к нему «прикасался» свет, образовался более твердый материал, а неосвещенные участки сохранили мягкие характеристики.

Вещество было прочнее и могло растягиваться дальше, чем другие смешанные материалы, поскольку оно было сформировано из одного материала с различными свойствами.

Мономер и катализатор легко доступны в продаже, при этом реакция протекает при температуре окружающей среды. Кроме того, источником света в эксперименте был недорогой синий светодиод.

Исследователи утверждают, что в реакции используются минимальные опасные отходы, на что требуется менее часа. Это делает процедуру быстрой, доступной, энергоэффективной и экологически чистой.

По словам исследовательской группы, материал может быть использован в качестве гибкой основы для защиты электронных компонентов в медицинских устройствах или носимых устройствах. В робототехнике как прочные, так и эластичные материалы предпочтительнее для улучшения движения и долговечности, поэтому существует потенциал для использования нового материала и в этой отрасли.

Для дальнейшего подтверждения полезности материала исследователи попытаются создать больше объектов с использованием этого вещества.