Ett självhärdande känsligt material skapades

Det nya materialet kan användas i proteser samt i skapandet av elektroniska apparater.

Forskare har försökt skapa material som efterliknade människans hud i många år, hade samma egenskaper och kunde utföra sådana funktioner. Huvudkvaliteten hos huden som forskare försöker återskapa är känslighet och förmåga att läka. På grund av dessa egenskaper sänder den mänskliga huden signaler till hjärnan om temperatur och tryck och fungerar som en skyddande barriär mot miljöirritanter.

Teamet av professor i kemiteknik Stanford University, Chengdu Bao som ett resultat av noggrant arbete för första gången lyckades skapa ett material som kombinerar dessa två egenskaper.

Under de senaste tio åren har många prov av "konstläder" skapats, men även de mest sofistikerade hade mycket allvarliga nackdelar. Vissa av dem kräver "värme" att "läka", vilket gör deras dagliga användning i vardagen omöjlig. Andra återställs vid rumstemperatur, men när de återställs ändras deras mekaniska eller kemiska struktur vilket gör dem i praktiken disponibla. Men viktigast av allt var inget av dessa material en bra ledare för el.

Zhang Bao och hans kollegor lyckades göra ett stort steg framåt i den här riktningen och för första gången för att i ett material kombinera självhälsan av plastpolymeren och metallets elektriska ledningsförmåga.

Forskare började med plast, som bestod av långa kedjor av molekyler kopplade av vätebindningar. Detta är en ganska svag koppling mellan den positivt laddade regionen hos en atom och den negativt laddade regionen hos nästa. Denna struktur gjorde det möjligt för materialet att effektivt självreparera efter en yttre påverkan. Molekylerna kollapser helt enkelt, men återansluts i sin ursprungliga form. Som ett resultat erhölls ett flexibelt material, vilka forskare jämförde med vänster i kylskåpets iris.

Till denna fjädrande polymer tillsatte forskare nickelmikropartiklar, vilket ökade materialets mekaniska hållfasthet. Dessutom har dessa partiklar ökat sin elektriska ledningsförmåga: strömmen transporteras enkelt från en mikropartikel till en annan.

Resultatet mötte alla förväntningar. "Det mesta av plasten är bra isolatorer, och vi har en utmärkt ledare", avslutade Zheng Bao.

Därefter testade forskarna materialets förmåga att återhämta sig. De halverar en liten bit av material med en kniv. Lätt tryckande på de två bildade delarna till varandra fann forskarna att materialet återhämtade sin ursprungliga styrka och elektrisk ledningsförmåga med 75%. En halvtimme senare återställde materialet sina ursprungliga egenskaper.

"Även mänsklig hud tar några dagar att läka, så jag tror att vi har uppnått ett mycket bra resultat", säger Bao Benjamins kollega Chi Kion Tee.

Nytt material passerade framgångsrikt nästa test - 50 cykler av snittåtervinning.

Forskarna kommer inte att dö på detta. I framtiden vill de uppnå effektivare användning av nickelpartiklar i materialet, eftersom de inte bara gör det starkt och förbättrar elektrisk ledningsförmåga, utan också minskar möjligheten att själv reparera. Användningen av mindre metallpartiklar kan göra materialet ännu effektivare.

Genom att mäta materialets känslighet fann forskarna att det kan upptäcka och reagera på tryck med handshållets styrka. Eftersom Bao och hans team är övertygade om att deras uppfinning kan användas i proteser. Dessutom kommer de att göra materialet så tunt och transparent som möjligt så att de kan användas för att täcka elektroniska enheter och deras skärmar.

[1], [2], [3]