КИШИНЕВ, 7 мая – Sputnik. Российские и зарубежные химики превратили недавно созданный ими сверхгибкий материал, состоящий из особых полимерных "ершиков", в полноценную замену для кожи и хрящей. Их возможные применения были представлены в журнале ACS Macro Letters.
"Мы решили сделать ставку на кодирование структуры полимеров, обладающих нужными параметрами. Однако это требует детального знания структуры полимеров, и мы их выяснили", — рассказывает Дмитрий Иванов, химик из МГУ.
Иванов и его коллеги уже несколько лет пытаются создать материал, который бы не уступал человеческой коже в гибкости и прочности, экспериментируя с различными полимерными соединениями.
Год назад им удалось одновременно приблизиться к решению этой проблемы и случайно создать своеобразный аналог "кожи хамелеона", меняющей цвет при деформации, экспериментируя с так называемыми эластомерами.
Так ученые называют особый тип полимеров, к числу которых относится обычная резина. Они состоят из множества параллельных нитей вещества, тесно переплетенных друг с другом, но не соединенных прочными связями. Благодаря этому они легко растягиваются и сжимаются, и затем возвращаются к прежней форме при исчезновении источника силы.
У них есть один большой недостаток – их прочность заметно снижается при растягивании, что не позволяет использовать их в качестве аналогов кожи.
Иванов и его коллеги смогли ликвидировать этот недостаток, покрыв одиночные эластомерные нити другими молекулами. Это сделало их похожими на ершики для посуды или ванной, прикрепленные к своеобразным "колючим шарикам".
Эти части полимерных нитей, как рассказывают ученые, обладают разными физическими свойствами – "шарики" обладают высокой жесткостью и удерживают всю конструкцию от распада, а "ершики" – делают ее мягкой и пластичной. Меняя их размеры и расстояние между отдельными элементами этих структур, ученые могут гибко менять то, как они реагируют на растягивание и сжатие и прочие деформации.
Получив этот материал, ученые задумались о том, как взаимодействуют между собой "шарики" и "ершики" и можно ли как-то управлять их поведением, делая искусственную кожу более гибкой или более прочной. Для этого Иванов и его коллеги изготовили несколько версий подобных полимерных конструкций, измерили их свойства и просветили их при помощи российско-европейского синхротрона ESRF в Гренобле (Франция).
Эти наблюдения помогли ученым понять, почему созданный ими материал внезапно становится очень жестким при достаточно сильном растяжении, подобно реальной человеческой коже, и какую роль в этом играют различные характеристики "ершиков" и "шариков", а также химические взаимодействия между ними.
Результаты этих замеров помогли Иванову и его команде подготовить набор алгоритм, позволяющий создать произвольный материал подобного типа, задавая его упругость, цвет и другие параметры, комбинируя блоки из "ершиков" и "шариков". Это позволяет создавать не только синтетическую кожу, но и другие синтетические аналоги тканей тела, к примеру, хрящей.
Будь в курсе всех событий в стране и мире: узнай первым, что происходит сейчаc>>>
Смотреть видео Cлушать радио Перейти к другим новостям
Узнать,что мы сообщаем в OK
