Американские ученые из Виргинского университета разработали новый полимерный дизайн, решающий одну из главных проблем в производстве синтетических материалов. Исследование опубликовано в научном журнале Science Advances (SciAdv).
"Мы решаем фундаментальную задачу, которая считалась неразрешимой с момента изобретения вулканизированной резины в 1839 году", — сказал соавтор открытия, доцент Лихэн Цай.
В 1839 году американский изобретатель Чарльз Гудиер случайно обнаружил, что при нагревании каучука серой получается прочный и эластичный материал за счет создания химических сшивок между нитевидными молекулами вещества. Этот процесс назвали вулканизацией.
С тех пор считалось, для придания полимерным составам жесткости необходимо пожертвовать некоторой растяжимостью. Это ограничение сдерживало разработку материалов, которые должны обладать обоими качествами. Например, было сложно создать достаточно мягкий сердечный имплант, который мог бы служить годами без износа.
В новом исследовании команда изменила структуру полимерных цепей, сделав ее похожей на ершик для мытья бутылок — множество гибких боковых ответвлений, расходящихся от центральной оси.
Ось может сжиматься и расширяться, подобно мехам аккордеона. Когда материал растягивается, скрытая длина внутри полимера позволяет ему удлиняться в 40 раз по сравнению со стандартными составами, не теряя прочности. В то же время боковые цепи определяют жесткость, а это значит, что жесткость и растяжимость можно контролировать независимо.
Команда предполагает, что ее новый материал можно будет использовать в протезировании и медицинских устройства, усовершенствованной носимой электронике, а также в качестве "мышц" для мягких роботизированных систем, которым необходимо многократно сгибаться, растягиваться и изгибаться.
