13 мая, 2019 
AdminGWP Рoссийскиe и зaрубeжныe xимики прeврaтили нeдaвнo сoздaнный ими свeрxгибкий мaтeриaл, состоящий из особых полимерных «ершиков», в полноценную замену для кожи и хрящей, передает РИА Новости. Их возможные применения были представлены в журнале ACS Macro Letters.
Химик из МГУ Дмитрий Иванов рассказал, что он и его коллеги уже несколько лет пытаются создать материал, который бы не уступал человеческой коже в гибкости и прочности, экспериментируя с различными полимерными соединениями.
Год назад им удалось одновременно приблизиться к решению этой проблемы и случайно создать своеобразный аналог «кожи хамелеона», меняющей цвет при деформации, экспериментируя с так называемыми эластомерами.
Так ученые называют особый тип полимеров, к числу которых относится обычная резина. Они состоят из множества параллельных нитей вещества, тесно переплетенных друг с другом, но не соединенных прочными связями. Благодаря этому они легко растягиваются и сжимаются, и затем возвращаются к прежней форме при исчезновении источника силы.
У них есть один большой недостаток – их прочность заметно снижается при растягивании, что не позволяет использовать их в качестве аналогов кожи. Иванов и его коллеги смогли ликвидировать этот недостаток, покрыв одиночные эластомерные нити другими молекулами. Это сделало их похожими на ершики для посуды или ванной, прикрепленные к своеобразным «колючим шарикам».
Эти части полимерных нитей, как рассказывают ученые, обладают разными физическими свойствами – «шарики» обладают высокой жесткостью и удерживают всю конструкцию от распада, а «ершики» – делают ее мягкой и пластичной. Меняя их размеры и расстояние между отдельными элементами этих структур, ученые могут гибко менять то, как они реагируют на растягивание и сжатие и прочие деформации.
Получив этот материал, ученые задумались о том, как взаимодействуют между собой «шарики» и «ершики» и можно ли как-то управлять их поведением, делая искусственную кожу более гибкой или более прочной. Для этого Иванов и его коллеги изготовили несколько версий подобных полимерных конструкций, измерили их свойства и просветили их при помощи российско-европейского синхротрона ESRF в Гренобле (Франция).
Эти наблюдения помогли ученым понять, почему созданный ими материал внезапно становится очень жестким при достаточно сильном растяжении, подобно реальной человеческой коже, и какую роль в этом играют различные характеристики «ершиков» и «шариков», а также химические взаимодействия между ними.
Результаты этих замеров помогли команде из МГУ подготовить набор алгоритм, позволяющий создать произвольный материал подобного типа, задавая его упругость, цвет и другие параметры, комбинируя блоки из «ершиков» и «шариков». Это позволяет создавать не только синтетическую кожу, но и другие синтетические аналоги тканей тела, к примеру, хрящей.
Опубликовано в рубрике