Собрали клубнику без вмятин: новый гидрогель может растягиваться в 15 раз

Молекулярные инженеры из Университета Цинхуа в Китае создали новый гидрогель, который может растягиваться в 15 раз по сравнению с первоначальным размером, возвращаясь затем к первоначальной форме. Чтобы получить новый, гораздо более эластичный материал, учёные модифицировали процесс создания гидрогелей.


Вообще, гидрогель — это полимер, который обладает способностью впитывать влагу. Распространённые гидрогели обычно получают из полимеров, соединённых молекулами воды. Насыщаясь водой, гидрогель из сухого превращается в желе, значительно увеличиваясь в объёме. Типичные гидрогели известны своей эластичностью — их можно растягивать, как резинку. Но большинство из них не очень хорошо восстанавливают первоначальную форму, что делает их недостаточно эластичными.

В ходе исследования молекулярные инженеры из Китая стремились улучшить характеристики гидрогеля, изменив технологию изготовления.

Чтобы создать улучшенный гидрогель, изобретатели добавили к стандартному подходу то, что они описывают как «цепочки жемчужного ожерелья». Речь идёт о полимерных цепочках в виде спиралей, соединённых с помощью атомов углерода. Учёные обнаружили, что такие цепочки могут расправляться при растяжении и собираться при отпускании. А чтобы создать искомые цепочки из полимеров, инженеры удалили воду из обычного гидрогеля. Тем самым они вынудили существующие в нём цепочки сплотиться исключительно между собой. На следующем этапе они опять добавили в материал воду.

В результате оказалось, что 30-сантиметровый лоскут обновлённого гидрогеля можно растягивать до пяти метров. Когда экспериментаторы выпустили тянучку из рук, он за несколько секунд снова сжался до изначальных размера и формы. Создатели новинки считают, что куски «пересобранного» материала в форме блинов можно растягивать во все стороны до тех пор, пока исходный образец не станет в 100 раз больше своей первоначальной площади, а затем сможет вернуться к исходному первоначальному размеру, если оставить его в покое.

Чтобы проверить работу своего гидрогеля в обычных условиях, инженеры изготовили на его основе роботизированные захваты. Затем проверили в лаборатории, насколько бережно манипуляторы из столь эластичного материала будут обращаться с деликатными предметами. И увидели, что «нежные руки» робота собирают, например, клубнику без каких-либо повреждений. Так опыты дали изобретателям право верить, что новый гидрогель будет в итоге широко использоваться для разных коммерческих целей.