Elastomer baru membentang hingga 100x ukurannya dan pulih dari kerusakan

Stanford ahli kimia telah mengembangkan bahan yang membentang 100 kali dari ukuran aslinya dan kemudian menyusut kembali tanpa kehilangan sifat. Ia juga merespons medan listrik dan pulih dari kerusakan.

Sifat unik elastomer baru ini menawarkan peluang luar biasa untuk penggunaannya di berbagai bidang industri, termasuk robotika dan obat-obatan, misalnya, sebagai dasar untuk kulit buatan dan otot buatan.

Otot buatan sekarang dapat digunakan dalam barang elektronik dan robotika konsumen, tetapi cacat dan kerusakan sekecil apa pun secara dramatis mengurangi elastisitas material. Elastomer yang ada biasanya hanya meregang dua hingga tiga kali. Selain itu, mereka tidak dapat pulih dari tusukan atau goresan tanpa gangguan dari luar (seperti pemanasan). Elastomer baru bebas dari semua kekurangan ini, kata Zhengang Bao , profesor teknik kimia di Universitas Stanford .



Para penemu menjelaskan mengapa polimer mampu meregang ke jarak yang begitu luar biasa. Seperti penyembuhan sendiri, sifat ini dijelaskan oleh peningkatan kardinal dalam pembentukan ikatan silang - ikatan kimia khusus antara molekul polimer. Selama proses ini, rantai linear molekul dihubungkan ke struktur jaring yang mirip dengan jaring ikan.

Untuk meningkatkan sifat material, para ilmuwan pertama-tama merancang molekul organik khusus yang menempel pada untaian pendek polimer dalam ikatan transversalnya, menciptakan struktur yang disebut ligan. Ligan-ligan ini kemudian bergabung membentuk rantai polimer yang lebih panjang, seperti gulungan pegas dengan ekstensibilitas bawaannya.

Kemudian ion logam ditambahkan ke bahan, yang secara kimia terikat pada ligan. Akibatnya, ketika bahan yang dihasilkan ditarik, simpul-simpul dalam struktur melemah - dan memungkinkan ligan terpisah satu sama lain. Jika ketegangan hilang, maka kedekatan ion logam dan ligan kembali menyatukan kisi. Setiap ion logam terikat pada setidaknya dua ligan, dan bahkan jika salah satu ikatan hilang karena ketegangan atau kerusakan, maka dapat mengembalikan ikatan ini jika cukup dekat dengan ligan.



Struktur kimia bahan menjelaskan mengapa secara mandiri mengembalikan bentuk setelah kerusakan. Penyembuhan sendiri terjadi pada suhu dari -20 ° C dan di atasnya, pemanasan khusus tidak diperlukan.



Sifat fisik elastomer - kelenturannya atau tingkat penyembuhan - dapat bervariasi dengan mengubah jumlah dan jenis ion logam yang ditambahkan ke organik. Berkat logam, polimer juga bereaksi terhadap medan listrik, yaitu, otot buatan tersebut dapat dikontrol oleh pulsa elektronik dari komputer.



Bahan ini sangat bagus untuk membuat kulit buatan yang dapat ditarik ke atas prostesis orang dengan anggota badan yang hilang. Tentu saja, elastomer yang dapat menyembuhkan diri sendiri cocok untuk menutupi kasus dan sampul elektronik yang dapat dipakai, smartphone, peralatan medis, implan, dll.

Karya ilmiah oleh Zheng Bao dan rekannya diterbitkan dalam jurnal Nature Chemistry (doi: 10.1038 / nchem.2492, pdf ).

Source: https://habr.com/ru/post/id393387/