Команда инженеров и химиков Стэнфордского университета (США) создала первый синтетический материал, чувствительный к прикосновению и способный к быстрому неоднократному самовосстановлению при комнатной температуре. Изобретение может стать первым шагом к более «умным» протезам или гибким персональным электронным устройствам, которые будут ремонтироваться сами.

Прототипом материала стала человеческая кожа. Ученые под руководством Чженан Бао создали материал, который «ощущает» несильное нажатие и восстанавливается в случае прорыва или пореза. По словам исследовательницы, в последнее время наука значительно продвинулась в деле создания искусственной кожи, однако даже самые удачные материалы имели существенные недостатки.

Некоторые из них «работали» только при очень высокой температуре, из-за чего становились непригодными для ежедневного использования. Другим было достаточно комнатной температуры, однако восстановление приводило к изменению механической или химической структуры, а потому такая функция могла выполняться всего один раз. При этом ни один из образцов не проводил электричество – обязательное условие для взаимодействия с компьютерами.

Чтобы получить желаемое, ученые соединили свойства пластикового полимера и металла. Сначала они взяли пластик, состоящий из длинных цепей молекул с водородными связями. Благодаря им материал восстанавливается: молекулы легко разрываются, однако затем по мере воссоединения связи реорганизуются и структура материала становится прежней.

К этому гибкому полимеру исследователи добавили крохотные частички никеля, которые усилили его прочность. Поверхность никелевых наночастичек шероховата — это крайне важно для электрической проводимости. На выступах концентрируется электрическое поле, что облегчает течение тока от одной частички к другой.

В результате получился материал с необычными характеристиками: большинство пластиковых полимеров – отличные изоляторы, однако этот является великолепным проводником. Во время экспериментов была срезана тонкая полоска материала, которую разрезали на две части скальпелем. Затем обе половины прижали друг к другу на несколько секунд. За это время материал восстановил 75% изначальной прочности и электропроводимости. Спустя полчаса этот показатель составил 100%.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Nanotechnology от 11 ноября, а также в онлайн-бюллетене Стэнфордского университета.

Источник: iScience.ru