Znanstvenici osmislili "pametnu plastiku" koja oponaša svojstva živih struktura

Časopis Science nedavno je objavio rezultata istraživača sa Sveučilišta Texas u Austinu koji su usmjerili svoje umove na stvaranje plastike koja bi oponašala stvarni život. Inspirirali su ih živa bića, od drveća do školjkaša, a izum oponaša oblike života koji su na nekim mjestima mekani i rastezljivi, a na drugim tvrdi i kruti.

Njihov uspjeh, prvi ikada, koristi samo svjetlosti i katalizatora za promjenu svojstava da bi postigli tvrdoću i elastičnost u molekulama iste vrste. Rezultirajući materijal je deset puta jači od prirodne gume i mogao bi vrlo dobro promijeniti fleksibilnost elektronike i robotike.

University of Texas

"Ovo je prvi materijal takve vrste", rekao je Zachariah Page, docent kemije i dopisni autor na radu. "Sposobnost kontrole kristalizacije, a time i fizičkih svojstava materijala, uz primjenu svjetla potencijalno je transformativna za nosivu elektroniku ili aktuatore u mekoj robotici."

Pozadina priče

U znanosti su istraživači dugo proučavali svojstva živih struktura i željeli ih oponašati. Takve žive strukture kao što su koža i mišići tada su bile izrađene od sintetičkih materijala. U živim organizmima strukture često s lakoćom kombiniraju atribute poput snage i fleksibilnosti. Kada se koristi mješavina sintetičkih materijala za oponašanje ovih atributa, materijali često ne uspiju, raspadaju se i kidaju na spoju različitih atributa.

"Često, kada se spajaju materijali, osobito ako imaju vrlo različita mehanička svojstva, žele se razdvojiti", rekao je Page.

Page i tim sa Sveučilišta Texas u Austinu uspjeli su kontrolirati i promijeniti strukturu materijala nalik na plastiku. Koristili su svjetlo kako bi promijenili koliko će materijal postati čvrst ili rastezljiv.

Postupak

Kemičar je upotrijebio monomer, malu molekulu koja se veže s drugima sličnim u obliku građevnih blokova za veće strukture, zvane polimeri. U ovom slučaju polimeri su bili slični onima koji se nalaze u najčešće korištenoj plastici.

Trebalo je oko desetak pokusa dok nije pronađen katalizator koji, kada se doda monomeru i zatim stavi na svjetlo, daje polukristalni polimer koji je sličan onome koji se nalazi u postojećoj sintetičkoj gumi. Formiran je tvrđi i kruti materijal u područjima koja je dodirivala svjetlost, dok su svojstva neosvijetljenih područja ostala mekana i rastezljiva.

Unsplash

U dobivenoj tvari atributi su bili preuveličani, jer je tvar napravljena od jednog materijala s različitim svojstvima. Bio je jači i mogao se rastegnuti dalje od većine miješanih materijala.

Reakcija se odvija na sobnoj temperaturi, monomer i katalizator su lako dostupni na tržištu, a izvor svjetla bile su jednostavne plave LED diode, sve komercijalno dostupno i jeftino. Osim toga, reakcija se odvija za manje od sat vremena, što smanjuje upotrebu opasnog otpada i što proces čini brzim, jeftinim, energetski učinkovitim i ekološki bezopasnim.

Budućnost istraživanja

Istraživači su sada usredotočeni na traženje više i različitih objekata za razvoj s ovim materijalom, kako bi testirali njegovu upotrebljivost. Tim zamišlja fleksibilni materijal koji se može koristiti za učvršćivanje elektroničkih komponenti u stvarima poput medicinskih uređaja ili druge nosive tehnologije. U robotici su poželjni čvrsti i fleksibilni materijali za poboljšanje kretanja i izdržljivosti.