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.
Ученые обнаружили древние пузырьки воздуха в соли возрастом 1,4 млрд лет
Исследователи обнаружили древние газы и жидкости, заключенные в кристаллах галита возрастом 1,4 миллиарда лет, найденных в северной части Онтарио, Канада. Их анализ напрямую ограничивает концентрацию кислорода и углекислого газа в…
PNAS: Озвучен новый механизм развития сосудистой деменции
Ученым из Университета Вермонта удалось установить, что нарушение баланса одного из компонентов клеточных мембран может стать причиной сосудистой деменции, которая связана с ухудшением мозгового кровообращения. Результатами доклинического исследования команда поделилась…
Странная находка в Эфиопии ставит под сомнение происхождение человека
Международная группа учёных произвела ряд новейших археологических раскопок в Эфиопии. Они заставляют усомниться в статусе "Люси" как самого древнего известного предшественника человека, рассказывает публикация в журнале PLOS One. Специалистами из…
МО: за ночь над Россией сбили 77 украинских БПЛА
Российские средства ПВО в течение прошедшей ночи перехватили и уничтожили 77 украинских БПЛА над регионами РФ. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи дежурными средствами ПВО перехвачены…
В Ставрополе задержали 18-летнюю девушку, готовившую теракт против офицера Минобороны
Сотрудники ФСБ задержали в Ставрополе 18-летнюю девушку, которая после обмана телефонными мошенниками готовила теракт против офицера Минобороны. Об этом сообщили в Центре общественных связей (ЦОС) ФСБ России. "В Ставрополе предотвращена…
В Европарламенте призвали отправить немецких военных на Украину под флагом Европы
Глава Европейской народной партии (ЕНП) и ее фракции в Европарламенте Манфред Вебер (Христианско-социальный союз, ХСС) выступил за участие военнослужащих ФРГ в обеспечении мирного урегулирования на Украине под европейским флагом. "Европа…
Африка требует от Франции расплаты
Платить и каяться. Именно это отныне требуют бывшие колониальные территории Африки от своих бывших к...
Серебро, ртуть и невидимые слои: раскрыты секреты рисунков да Винчи и Рафаэля
Исследование, проведенное Метрополитен-музеем, использует неинвазивные технологии для выявления скры...
- 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)".