Новый искусственный материал «чувствует» прикосновение и способен «самозалечиваться». В общем, как наша собственная кожа.

Небольшой кусочек нового материала разрезается скальпелем
«Рана» полностью «заживет» через 30 минут

Замечательные способности нашей кожи — защищать и ограждать организм, чувствовать раздражение и восстанавливаться при повреждении — инженеры давно мечтают воплотить в искусственном материале. Сделать это пытаются и стэнфордские ученые из группы профессора Чжэнань Бао (Zhenan Bao) — и им есть, что предъявить. Недавно они представили материал, обладающий и чувствительностью, и способностью восстанавливать структурные нарушения, причем при обычной температуре.

Профессор Бао подчеркивает, что даже лучшие из существующих самовосстанавливающихся материалов требуют для этого либо нагрева, либо меняют в результате свои свойства и редко могут использоваться многократно. А главное — ни один из них не является хорошим проводником, что сделало бы его особенно ценным на практике. Чтобы добиться этого, Бао и ее команда соединили гибкость пластика с проводимостью металла.

Основу материала составляют длинные органические молекулы, соединенные множеством сравнительно слабых, легко разрывающихся — но и легко образующихся снова — водородных связей, придающих ему мягкость и способность самовосстановления. К полимеру добавляются наночастицы никеля, которые делают его, с одной стороны, более твердым, а с другой — электропроводящим.

Получив материал, авторы проверили его свойства в лаборатории. Оказалось, что его можно разрезать пополам скальпелем, а потом приставить срезы друг к другу — и они соединятся снова, причем место «шва» сохранит 75% исходной прочности, а если подождать хотя бы полчаса — то и почти все 100%. Разрез на том же месте можно делать снова и снова: после 50 попыток ученые не зафиксировали серьезных изменений в физических свойствах материала. А такое уж не под силу и нашей коже.

Более того, материал действительно оказался хорошим проводником тока, успешно восстанавливающим свои проводящие свойства после «самолечения». Интересно, что путешествие электрона по нему напоминает прыжки через реку с камня на камень — только роль непроходимой реки здесь играют молекулы полимера, а камней — частицы никеля. Соответственно, чем больше расстояние между наночастицами, тем сложнее электронам двигаться, и любое давление, деформация и растяжение материала меняют его сопротивление, делая его «прирожденным» датчиком.

Пока что авторы не считают работу завершенной. В ближайшее время они собираются опробовать различные вариации структуры полимера, размеры и формы никелевых частиц, чтобы «выжать» из простой и эффективной идеи максимум возможного.

По пресс-релизу Stanford University