Ett självläkande avkännande material har skapats

Det nya materialet kan användas i proteser, såväl som vid tillverkning av elektroniska apparater.

Forskare har i många år försökt skapa ett material som skulle imitera mänsklig hud, ha samma egenskaper och utföra liknande funktioner. De viktigaste egenskaperna hos huden som forskare försöker återskapa är känslighet och förmåga att läka. Tack vare dessa egenskaper skickar mänsklig hud signaler till hjärnan om temperatur och tryck och fungerar som en skyddande barriär mot miljöirritationer.

Genom mödosamt arbete har Zhenan Baos team vid kemiteknikprofessorn vid Stanford University för första gången lyckats skapa ett material som kombinerar dessa två egenskaper.

Under de senaste tio åren har många exempel på "konstgjord hud" skapats, men även de mest avancerade av dem hade mycket allvarliga nackdelar. Vissa av dem kräver höga temperaturer för att "läka", vilket gör dem omöjliga att använda i vardagliga hushållsförhållanden. Andra restaureras i rumstemperatur, men under restaureringen förändras deras mekaniska eller kemiska struktur, vilket i själva verket gör dem engångsbrukbara. Men viktigast av allt, inget av dessa material var goda ledare av elektricitet.

Zhenan Bao och hans kollegor har tagit ett stort steg framåt i denna riktning och har för första gången kombinerat en plastpolymers självläkande egenskaper och en metalls elektriska ledningsförmåga i ett enda material.

Forskarna började med en plast som bestod av långa kedjor av molekyler sammankopplade med vätebindningar. Detta är en ganska svag koppling mellan den positivt laddade regionen av en atom och den negativt laddade regionen av nästa. Denna struktur gjorde det möjligt för materialet att effektivt självläka efter yttre påverkan. Molekylerna bryts ner ganska lätt, men återansluts sedan i sin ursprungliga form. Resultatet blev ett flexibelt material som forskarna jämförde med kola som lämnats kvar i kylskåpet.

Forskare tillsatte nickelmikropartiklar till denna elastiska polymer, vilket ökade materialets mekaniska hållfasthet. Dessutom ökade dessa partiklar dess elektriska ledningsförmåga: ström leds lätt från en mikropartikel till en annan.

Resultatet uppfyllde alla förväntningar. ”De flesta plaster är bra isolatorer, men vi fick en utmärkt ledare”, sammanfattade Zhenan Bao.

Forskarna testade sedan materialets förmåga att återhämta sig. De skar en liten bit av materialet på mitten med en kniv. Genom att lätt pressa ihop de två resulterande delarna fann forskarna att materialet hade återfått 75 % av sin ursprungliga styrka och elektriska ledningsförmåga. En halvtimme senare hade materialet helt återfått sina ursprungliga egenskaper.

"Även mänsklig hud tar några dagar att läka. Så jag tror att vi har uppnått ett ganska bra resultat", sa Baos kollega Benjamin Chi Kion Tee.

Det nya materialet klarade också nästa test – 50 skäråterhämtningscykler.

Forskarna tänker inte stanna där. I framtiden vill de utnyttja nickelpartiklarna i materialet bättre, eftersom de inte bara gör det starkare och förbättrar dess elektriska ledningsförmåga, utan också minskar dess förmåga till självläkning. Att använda mindre metallpartiklar skulle kunna göra materialet ännu mer effektivt.

Genom att mäta materialets känslighet fann forskarna att det kan detektera och reagera på tryck med kraften av ett handslag. Det är därför Bao och hans team är övertygade om att deras uppfinning kan användas i proteser. Dessutom planerar de att göra sitt material så tunt och transparent som möjligt så att det kan användas för att belägga elektroniska enheter och deras skärmar.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]