Невероятен материал: Нов гел за роботика и електроника се разтяга до 4600%

Тайвански изследователи са разработили еластичен гел, който едновременно издържа на големи натоварвания, самолекува се и променя цвета си при разтягане или нагряване. При лабораторни тестове материалът се разтяга 46 пъти, като се възстановява при стайна температура. Новият гел може да намери приложение в носимите устройства, меката роботика, изкуствената кожа, биомедицинските импланти и устойчивата на повреди електроника.

Повечето меки или еластични материали или се разтягат добре, но се разкъсват лесно, или остават здрави, но са неспособни на самовъзстановяване и не реагират на натоварванията. Новият гел е успял да съчетае в един материал едновременно здравина, способност за самовъзстановяване и сензорни свойства. Тайната се крие в сложната молекулярна структура.

Учените са използвали ротаксани – пръстеновидни молекули, които се плъзгат по ленти, свързани във вериги, които могат да се разширяват и свиват като пружини. Те са добавили флуоресцентен елемент, наричан DPAC, който променя цвета си, когато подвижността му е ограничена чрез разтягане или огъване. Когато гелът се разтяга, свързаните с него молекули, химически свързани в полиуретановия гел, се изместват. Това ограничава движението на DPAC и води до забележима промяна на цвета – от оранжево до синьо, когато е изложен на ултравиолетова светлина.

Гелът е подсилен с целулозни нанокристали, които подпомагат самозаздравяването, тъй като образуват обратими водородни връзки в цялата мрежа. Тъй като плъзгащите се молекули са вградени в структурата на гела, тяхното движение е пряко свързано с неговото разтягане.

При лабораторните тестове гелът показа невероятни свойства: той може да се разтяга до 46 пъти, без да се повреди (приблизително 4600% деформация), а якостта на материала е 142 MJ/m³ – 2,6 пъти по-висока от тази на конвенционален гел без тези молекули. Промяната на цвета позволява визуално наблюдение на разпределението на напрежението.

Материалът демонстрира двоен сензорен ефект: цветът се променя както при деформиране, така и при нагряване. Когато е повреден, гелът е в състояние да се самовъзстанови при стайна температура за няколко часа, а при леко нагряване – още по-бързо.