Ученые создали из крахмала необычный материал, который при ударе становится только мощнее и сильнее

Ученые из Калифорнийского университета в новом исследовании показали возможности создания электронных носимых устройств и датчиков из материала, усиливающегося при ударе или растяжении.

Адаптивная прочность — это важное свойство материалов, которое обеспечивает защиту от повреждений и устойчивость к воздействию напряжений даже в агрессивных условиях. Исследователи вдохновились крахмалом из кукурузы, который проявляет необычные свойства при взаимодействии с водой.

При медленном сжатии крахмала его частицы ведут себя как жидкость, отталкивая друг друга. Однако быстрое сжатие вызывает контакт и трение между частицами, приводя к поведению твердого вещества. Причина этого различия в поведении кроется в размере частиц. Изучая эти особенности крахмального материала, исследователи стремились повторить подобное поведение с помощью полимерных материалов.

Для достижения этого эффекта команда исследователей использовала сопряженные полимеры: материалы с особыми свойствами, позволяющими проводить электричество, при этом они остаются гибкими и упругими. Такие материалы могут быть созданы из различных сочетаний молекул. В данном случае были использованы длинные молекулы поли (2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты), короткие полианилиновые молекулы и эффективный проводник — поли (3,4-этилендиокситиофен)-полистиролсульфонат (PEDOT: PSS).

Важно понимать, что данная комбинация позволила создать пленку, которая меняет свою форму при быстром воздействии. Чем сильнее были удары, тем выше становилась прочность материала. Добавление дополнительного 10% PEDOT: PSS улучшило как адаптивную прочность, так и электропроводность материала.

Исследователи отмечают, что их выбор двух положительно заряженных и двух отрицательно заряженных полимеров создает материал с крайне мелкой структурой, похожей на миниатюрные фрикадельки, находящиеся в чашке спутанных спагетти. Эти «фрикадельки» поглощают удары, не разрушаясь полностью, сохраняя при этом материал и его проводимость на месте.

Дальнейшие эксперименты показывают, что добавление положительно заряженных наночастиц 1,3-пропандиамина дальше улучшает прочность, слегка ослабляя «фрикадельки» (чтобы материал мог выдерживать более сильные удары), при этом укрепляя «спагетти-нити» вокруг них (поддерживая целостность материала).

Команда исследователей выдвигает идею, что их новый материал может найти широкое применение в повседневной жизни, например в умных часах, носимых сенсорах и медицинских мониторах. Также он может быть использован для создания персонализированных электронных протезов и даже для печати искусственных конечностей. Все это подчеркивает важность поиска новых материалов и совершенствования уже существующих, которые могут изменить нашу жизнь и окружающий мир.

В последнее время заявления ученых о сверхпроводимости при комнатной температуре слышны все чаще. Только за последний год три исследования были либо опровергнуты, либо отозваны, либо подвергнуты серьезному сомнению. Стартап Terra Quantum утверждает, что его исследователи обнаружили материал, способный стать сверхпроводником нового поколения.