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.
Исследование долгожителей Бразилии раскрывает секреты продолжительности жизни
В статье, опубликованной в журнале Genomic Psychiatry Маяной Зац и ее коллегами из Центра исследований генома человека и стволовых клеток Университета Сан-Паулу, рассматривается вопрос о том, почему Бразилия представляет собой…
Исследователи выяснили, почему мозг обрабатывает информацию с разной скоростью
Человеческий мозг постоянно работает, мгновенно реагируя на опасные события и постепенно осмысливая их, вспоминая и принимая решения. Новое исследование, проведенное в Медицинском центре Ратгерса, объясняет, как мозг объединяет эти быстрые…
JWH: Оргазм у женщин может сопровождаться неожиданными физическими реакциями
У ряда женщин оргазм иногда сопровождается нестандартными физиологическими и эмоциональными реакциями: смех и плач, головная боль, покалывание в стопах, носовые кровотечения. Эти проявления называют периоргазмическими феноменами. Новое исследование группы сотрудников…
МО: за ночь над регионами России средства ПВО сбили 66 украинских БПЛА
Средства ПВО за ночь сбили 66 украинских беспилотников над регионами России, а также над Азовским и Черным морями, сообщили в Минобороны РФ. "В течение прошедшей ночи в период с 23:00…
В Госдуме анонсировали новые меры контроля за мигрантами
Несколько законодательных инициатив, направленных на совершенствование миграционной политики, готовят к внесению в Госдуму. Об этом сообщил председатель палаты парламента Вячеслав Володин. "Готовим к внесению ряд законодательных инициатив, направленных на совершенствование…
Главное о задержании США нефтяного танкера «Маринера»
В Атлантике разгорелся международный инцидент вокруг российского нефтяного танкера "Маринера". США заявили о проведении операции по его задержанию, Россия расценивает действия американских военных как нарушение международного морского права и требует…
Как наконец перестать спорить с историей
Возмущение тем, что наши вчерашние мечты остались нереализованными, ведет к идеализации прошлого, да...
PNAS: кишечные микробы сыграли важную роль в эволюции человеческого мозга
По сравнению с другими приматами, у человека мозг удивительно большой по отношению к размерам тела. ...
- 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)".