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.
Жук, живший 230 миллионов лет назад, обладал уникальными особенностями
Ученые обнаружили в северном Китае жука возрастом 230 миллионов лет, строение тела которого не соответствует известным триасовым родственникам. Результаты исследования опубликованы в журнале Palaeontologia Electronica. Это несоответствие открывает неожиданную ветвь…
Древнее поселение майя обнаружено под водой на дне озера в Гватемале
Исследователи подтвердили, что под озером Атитлан, вулканическим озером в высокогорье Гватемалы, находится крупное поселение майя, сохранившее под водой площади, дома и памятники. Результаты исследования опубликованы в Journal of Maritime Archaeology.…
В Китае обнаружили древнюю, ранее неизвестную человеческую родословную
Международная группа ученых проанализировала ДНК трех человек, живших от 11 000 до 9 000 лет назад на археологическом участке Дунхулинь, расположенном на территории современного западного Пекина. Результаты, опубликованные в журнале…
МО: за ночь над регионами России сбили 73 украинских БПЛА
Силы противовоздушной обороны за 11 часов уничтожили 73 украинских беспилотника над регионами России и акваториями Азовского и Черного морей. Об этом сообщили в Минобороны РФ. "В течение прошедшей ночи (с…
Гладков: в Белгородской области при атаках ВСУ с начала года погибли 57 человек
Вооруженные силы Украины продолжают атаки на Белгородскую область, с начала года погибли 57 мирных жителей, еще 487 получили ранения. Об этом сообщил губернатор региона Вячеслав Гладков в своем Telegram-канале. "С…
Двухнедельное прекращение огня с перспективой сделки. О чем договорились Иран и США
Президент США Дональд Трамп объявил о двухнедельном прекращении огня с Ираном при условии открытия Ормузского пролива. При этом он выразил уверенность в том, что за отведенный срок стороны смогут согласовать…
Иран и США выбрали план победителя
«Персидский залив становится действительно персидским: Иран контролирует судоходство и держит под пр...
Nature: У глобального потепления выявлена новая неожиданная опасность
Научная группа из Калифорнийского технологического института в ходе нового исследования пришла к выв...
Март - блины, апрель - куличи, май - шашлыки... и куда, скажите, мне втиснуть эту вашу диету?!
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)".