Прорыв в материаловедении совершили учёные из Тайваня, создав инновационный эластичный гель с впечатляющими характеристиками. Этот материал способен менять свой цвет в ответ на механическое воздействие или температурные изменения, что открывает широкие перспективы для его применения в различных областях.
Уникальное сочетание свойств делает этот материал поистине революционным. В отличие от традиционных эластичных материалов, которые либо обладают высокой прочностью, но не восстанавливаются, либо легко растягиваются, но быстро разрушаются, новая разработка объединяет в себе сразу несколько важных качеств:
- высокую прочность;
- способность к самовосстановлению;
- чувствительность к внешним воздействиям.
Молекулярная структура геля основана на особых соединениях — ротаксанах. Эти уникальные молекулы представляют собой кольцевые структуры, способные скользить вдоль специального «стержня». Они соединены в цепочки, напоминающие пружины, что обеспечивает материалу исключительную эластичность.
Принцип работы материала основан на внедрении флуоресцентного компонента DPAC. В свободном состоянии он излучает оранжевый свет, но при ограничении движения (например, при растяжении) меняет цвет на синий. Это свойство проявляется под воздействием ультрафиолетового излучения.
Усиленная структура геля достигается за счёт добавления нанокристаллов целлюлозы, которые формируют прочную основу материала. Целлюлозные волокна не только усиливают механические свойства, но и обеспечивают способность к самовосстановлению через формирование обратимых водородных связей.
Впечатляющие характеристики материала включают:
- эластичность до 4600% (возможность растяжения 1 см до 46 см);
- прочность 142 МДж/м³ (в 2,6 раза выше базового геля);
- двойное сенсорное действие (реакция на напряжение и температуру).
Практическое применение этого материала может охватывать:
- носимую электронику;
- мягкую робототехнику;
- системы мониторинга напряжений;
- интеллектуальные датчики.
Самовосстановление является одним из ключевых преимуществ материала. Он способен регенерировать при комнатной температуре в течение нескольких часов, а при небольшом нагреве процесс ускоряется.
Этот инновационный материал открывает новые горизонты в разработке «умных» материалов, способных взаимодействовать с окружающей средой и адаптироваться к внешним воздействиям.