Создан полимерный аналог кожи, способный к саморегенерации

Группе химиков и инженеров из Стэндфордского университета (Stanford University), США, впервые удалось создать синтетический материал, способный реагировать на прикосновения и быстро восстанавливать свою целостность при комнатной температуре. Этот материал можно будет использовать в качестве искусственной кожи и для создания «умных» протезов, способных к саморегенерации. Более подробно об изобретении можно прочесть в журнале Nature Nanotechnology. 

В течение последнего десятилетия ученые заметно продвинулись в создании искусственной кожи, способной чувствовать изменение давления и регенерировать, говорит профессор Женан Бао (Zhenan Bao), главный автор изобретения. Однако большинство созданных образцов могут функционировать лишь в лабораторных условиях, и их практическое использование пока остается под вопросом. Например, некоторым образцам кожи для регенерации необходима очень высокая температура. Другим достаточно комнатной температуры, но при «заживлении» пореза на такой коже ее механическая или химическая структура необратимо меняется, поэтому регенерация может произойти только один раз. Третьи образцы были сделаны из материала, не обладающего высокой электропроводностью — необходимым качеством для искусственной кожи. 

Поэтому исследователи во главе с профессором Бао решили соединить воедино способность к регенерации пластикового полимера и электропроводность металла. В качестве полимера был использован пластик, состоящий из длинных цепей молекул, соединенных водородными связями — благодаря ним между положительно заряженной областью одного атома и отрицательно заряженной областью другого атома существует довольно слабое притяжение. Именно эти связи и позволяют материалу регенерироваться после разрыва или разреза. Молекулярные связи легко разрываются и соединяются снова, полностью восстанавливая при этом первоначальную структуру полимера. 

Затем к этому полимеру ученые добавили наночастицы никеля, которые еще больше усилили механическую прочность пластика. Поверхность этих частиц грубая и шероховатая, что улучшает проводимость материала. В результате получился прочный пластик, способный к саморегенерации и являющийся отличным проводником. Если разрезать пластинку такого полимера поперек и сложить части вместе, всего через несколько секунд изначальная прочность и электропроводность материала восстанавливаются на 75 процентов. Через полчаса обе половинки полимера срастаются, а его свойства восстанавливаются на 100 процентов. При этом повторные разрезы полимера в одном и том же месте (до 50 разрезов подряд) никак не ухудшают его изначальных характеристик. 

Если же прикоснуться к полимеру, т.е. изменить давление на его поверхности, расстояние между наночастицами никеля изменяется, вследствие чего меняется характер движения электронов. Это изменение электрического сопротивления и помогает полимеру реагировать на прикосновение. Теперь ученые намерены сделать этот материал прозрачным и способным к значительному растяжению. 

Вопросы, ответы, комментарии