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.
3600-летний город в Казахстане меняет представление о евразийской степи
Поселение площадью 140 гектаров, посвященное крупномасштабному производству оловянной бронзы, бросает вызов представлению о том, что степные общины были исключительно кочевыми, и демонстрирует сложную городскую и промышленную планировку 3500 лет назад.…
JMV: в крови переболевших COVID-19 обнаружены липкие микротромбы
У людей с выявленным постковидным синдромом в крови выявляют аномальные липкие «микротромбы», которые связаны с хронической усталостью, проблемами с вниманием и дыханием. Результаты исследования опубликованы в Journal of Medical Virology…
Богато украшенные средневековые копья найдены в польском озере
Подводные археологи из Университета Николая Коперника обнаружили в озере Ледница на западе Польши четыре исключительно хорошо сохранившихся средневековых копья, в том числе одно богато украшенное оружие, которое, возможно, принадлежало князю…
МО: за ночь над Россией сбили 65 украинских БПЛА
Российские средства ПВО в течение ночи перехватили и уничтожили над регионами РФ и акваториями Азовского и Черного морей 65 украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей…
Расчет "Искандера" уничтожил установки MLRS, с которых запустили ATACMS по Воронежской области
Боевой расчет "Искандер-М" ракетным ударом уничтожил в Харьковской области пусковые установки, запустившие ракеты ATACMS по Воронежской области. Также уничтожен боекомплект и личный состав расчетов в составе до 10 человек, сообщили…
ФСБ задержала священника за вербовку прихожан и казаков в РДК*
Сотрудники УФСБ России по Краснодарскому краю задержали священника, который был изгнан из Новороссийской епархии Русской православной церкви, по подозрению в вербовке прихожан и членов казачьих общин в "Русский добровольческий корпус"*…
Зачем в Германии заявляют о «последнем мирном лете»
Глава министерства обороны ФРГ Борис Писториус продолжает заигрывать с милитаристской риторикой. По ...
Анализ показывает, что спорные Иорданские свинцовые кодексы могут быть древними
Расследование с использованием ионных пучков позволило применить самые современные методы к загадочн...
Севастополь - самый европейский из всех европейских городов. Именно здесь находятся английское, немецкое, французское, турецкое и даже итальянское кладбища, на которых покоятся те, кто когда-то усомнился в том, что Крым наш.
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)".