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.
Мрамор из гробницы Отто Великого происходит не из Италии и Греции, как считалось
Крупное археологическое открытие в Германии меняет устоявшиеся представления об одном из самых знаковых имперских памятников Европы. Гробница императора Отто I, известного как Отто Великий, расположенная в Магдебургском соборе, раскрыла удивительную…
Наш первый контакт с инопланетянами может более мрачным, чем ожидается
В новой препринтной статье Дэвида Киппинга из Колумбийского университета, размещенной на сервере препринтов arXiv, высказывается предположение, что наш первый контакт с инопланетянами, вероятно, будет нетипичным и особенно мрачным. По меньшей…
Два астероида столкнулись вокруг звезды, объяснив космическую загадку
Вокруг близлежащей звезды Фомальгаут астероиды сталкиваются друг с другом в серии космических катаклизмов, создавая огромные облака пыли. Впервые астрономы наблюдают за одним из таких столкновений в режиме реального времени, что…
МО: за ночь над регионами РФ сбили три украинских БПЛА
Российские средства ПВО перехватили и уничтожили за ночь над регионами РФ три украинских беспилотника. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи дежурные средства ПВО перехватили и уничтожили…
МИД России: Хорватия заняла сторону преступного режима и поставляет Киеву оружие
Загреб в украинском конфликте занял сторону преступного киевского режима и осуществляет поставки военной техники на Украину. Об этом заявил в интервью ТАСС директор второго европейского департамента МИД РФ Юрий Пилипсон.…
МИД России: Греция присоединилась к инициативе по закупке Европой оружия США для ВСУ
Афины присоединились к программе PURL (Prioritised Ukraine Requirements List) по закупке европейскими странами американского оружия для нужд ВСУ. Об этом заявил в интервью ТАСС директор второго европейского департамента МИД РФ…
У шляхты угрожающе зашевелились усы: Польша мечтает получить от России военные репарации
В Польше пропагандистский Институт оценки военных потерь (Instytut Strat Wojennych) приступил к подс...
Человечество случайно создало защитный барьер вокруг Земли
Мы прекрасно знаем, что наш вид способен вызывать феноменальные изменения, даже случайно, к лучшему ...
- 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)".