Носимые электронные устройства и датчики однажды могут быть изготовлены из материала, который становится более жестким при ударе или растяжении, благодаря новому исследованию, проведенному командой из Калифорнийского университета в Мерседе.
Эта «адаптивная долговечность», как известно, является важной характеристикой с точки зрения материаловедения. Это означает защиту от повреждений и устойчивость к стрессам даже в суровых условиях.
На создание нового материала на самом деле вдохновил кукурузный крахмал, используемый в кулинарии, который можно перемешивать при добавлении воды. В отличие от влажного песка, который имеет постоянную вязкость независимо от того, смешан ли он или утрамбован, суспензия кукурузного крахмала действует как жидкость при осторожном перемешивании и как твердое вещество при быстром ударении.
Когда вы медленно раздавливаете кукурузный крахмал, крошечные частицы отталкивают друг друга, заставляя их действовать как жидкость. Но если вы быстро ударитесь о поверхность, они соприкоснутся, вызывая трение и действуя как твердое тело. Эта разница в поведении обусловлена размером частиц.
Исследователи хотели посмотреть, смогут ли они получить те же результаты с помощью полимерного материала.
Чтобы добиться этого, команда начала с сопряженных полимеров: полимеров с особыми свойствами, которые помогают материалам проводить электричество, оставаясь при этом относительно мягкими и эластичными. Эти материалы могут быть изготовлены из всевозможных комбинаций молекул.
В данном случае в их состав вошли длинные молекулы поли(2-акриламидо-2-метилпропансульфокислоты), короткие молекулы полианилина и высокоэффективный проводник – поли(3,4-этилендиокситиофен)полистиролсульфонат (PEDOT:PSS) . Не волнуйтесь, если эти имена вам незнакомы — все, что вам действительно нужно знать, это то, что эта комбинация создала пленку, которая деформировалась или растягивалась при резких ударах.
Чем быстрее удары, тем жестче становился материал. Добавление на 10 процентов больше PEDOT:PSS улучшило как адаптивную долговечность, так и проводимость материала.
По словам исследователей, выбор двух положительно заряженных и двух отрицательно заряженных полимеров создает материал со сверхмалыми структурами, похожими на миниатюрные фрикадельки в запутанной миске спагетти. Эти «фрикадельки» поглощают удары, не распадаясь полностью, сохраняя материал и его проводимость на месте.
Дальнейшие эксперименты показывают, что добавление положительно заряженных наночастиц 1,3-пропандиамина еще больше повышает прочность, слегка ослабляя «фрикадельки» (чтобы материал мог выдерживать более сильные удары), одновременно укрепляя «ниточки спагетти» вокруг них (сохраняя целостность материал).
Все это довольно сложно и технично, но материал должен найти применение за пределами лаборатории, если его можно производить в больших масштабах. Ремешки умных часов, носимые датчики и мониторы здоровья (например, для сердечно-сосудистой системы или уровня глюкозы) — все это примеры, предложенные исследовательской группой.
Персонализированное электронное протезирование — еще один потенциальный вариант использования, с которым исследователи уже экспериментировали. Со временем из этого универсального материала можно будет напечатать протезы конечностей на 3D-принтере.
Это еще одно напоминание о возможности открытия новых материалов и усовершенствования существующих материалов, а также о том, как они могут изменить наше будущее – от устройств, которые мы используем, до одежды, которую мы носим.
«Существует ряд потенциальных применений, и мы рады видеть, куда нас приведет это новое, нетрадиционное свойство», — говорит ученый-материаловед Юэ Ван.
В Греции обнаружена герметично запечатанная гробница с ложной дверью
Экстренное вмешательство на южном берегу ручья Рафина привело к открытию, имеющему первостепенное значение для понимания сложных погребальных обрядов и социальной организации самых ранних общин бронзового века в Аттике, Греция. Раскопки,…
Ученые нанесли на карту 16 рек на Марсе, текущих вопреки геологическим законам
На Марсе отсутствуют тектонические процессы, которые приводят в движение речные системы Земли, однако когда-то там существовали огромные водные потоки. Уже давно известно, что Марс когда-то был влажным миром. Но всегда…
В Стэнфорде нашли лекарство, способное восстанавливать разрушенный коленный хрящ
Остеоартроз чаще всего развивается на фоне возрастного износа суставного хряща. Но иногда его диагностируют и в молодом возрасте, в частности, из-за больших нагрузок и травм у спортсменов. Но медицина сегодня…
МО: пострадавшие в Ельце и повреждения в Таганроге. Последствия атаки БПЛА
Силы ПВО за ночь сбили 11 украинских беспилотников над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Два человека пострадали в результате атак БПЛА на Елец в Липецкой области. В Таганроге получили…
Трагедия в новокузнецком роддоме. Проводится проверка после смерти девяти младенцев
Проверки проводятся в роддоме в Новокузнецке Кемеровской области, где ранее появились сообщения о смерти младенцев. Об этом заявили журналистам в следственном управлении СК России по Кемеровской области и прокуратуре Кузбасса.…
ФСБ задержала 17-летнего жителя Мариуполя за работу на украинскую военную разведку
Сотрудники ФСБ задержали по подозрению в госизмене 17-летнего жителя Мариуполя, собиравшего для военной разведки Украины данные о расположении воинских частей Вооруженных сил РФ. Об этом ТАСС сообщили в Центре общественных…
От чего зависит стойкость Кубы перед США
Похоже, что следующей после Венесуэлы целью Соединенных Штатов становится еще одна страна Латинской ...
В Мексике обнаружен толсточерепой троодонтидский динозавр
Группа палеонтологов из Мексики и США идентифицировала новый вид птицеподобного динозавра с необычно...
- Тебе, наверное, больше сорока?
- С чего ты взял?
- Пишешь без ошибок. Чувствуется Советская школа.
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".