Невозможное возможно: создан мягкий, но прочный материал

Британские ученые разработали материал с очень противоречивыми свойствами. Он на 80% состоит из воды, но при этом одновременно мягкий, эластичный и прочный.
В ходе проведенного эксперимента прямоугольник из этого материала несколько раз переехал автомобиль весом 1200 килограммов. Можно было ожидать, что он лопнет как заполненный водой воздушный шар, но этого не произошло — он восстановился и снова поднял листы металла, под которыми лежал. По словам изобретателей, их материал в спокойном положении обладает свойствами резины, а при сжатии будто бы превращается в сверхтвердое стекло. Созданный материал планируется использовать в создании роботов, датчиков, протезов и даже спортивной обуви. Предлагаю вместе разобраться, как ученым удалось дать «куску резины» настолько сложные свойства.

Самый мягкий и прочный материал в мир похож на кусок холодца

Подробностями о необычном материале поделилось научное издание Science Alert. Если говорить точнее, он представляет собой даже не резину, а холодец. При касании он, подобно желе, сгибается и подрагивает. Однако, несмотря на 80% содержание воды в его составе, его не сможет раздавить даже самый сильный человек в мире. Как и говорилось выше, материал обладает высоким сопротивлением к сжатию — при сильном давлении он будто бы превращается в закаленное стекло.

Что такое гидрогель?

По своей сути, новый материал представляет собой гидрогель. Так принято называть вещества, которые состоят из прочно связанных между собой полимерных цепей. Гидрогели способны впитывать большое количество воды — регулируя его количество, ученые способны придавать материалу разные физические свойства. Гидрогели уже давно интересуют ученых, потому что обладают большой прочностью и способны восстанавливать свою форму даже после высокого давления. Однако до сих пор существовали пороговые значения — при слишком сильном сдавливании сделанные из гидрогеля фигуры разрушались. Но британским ученым удалось решить эту проблему.

Гидрогель можно купить даже в магазине — из него делают средство для накопления и удержания влаги в почве

Самый прочный гидрогель

По словам одного из авторов научной работы Цзехуана Хуанга (Zehuan Huang), для увеличения прочности материала они укрепили связи между молекулами гидрогеля при помощи сшивающих агентов. В их роли выступило вещество кукурбитурил, молекулы которого по форме напоминают бочку. Он, как выразились ученые, удерживает молекулы подобно наручникам. Изменяя состав гидрогеля, исследователи могут создавать материалы и с другими свойствами. Всем этим материалам можно будет найти применение.
Насколько нам известно, это первый гидрогель со свойствами, похожими на прочное стекло. Мы не просто создали что-то интересное, а открыли новую главу в области «мягких материалов с высокими эксплуатационными характеристиками», — похвастался Цзехуан Хуанг.
Чтобы доказать прочность материала, ученые провели эксперимент. Они положили небольшой кусочек «холодца» между двумя тонкими листами металла. После этого по этой поверхности несколько раз проехал автомобиль весом 1200 килограммов. Материал сжимался до нескольких миллиметров, но оставался целым и после уезда автомобиля быстро восстановил свою форму. По словам авторов научной работы, материал ничуть не повредился — внешний вид у него был такой же, как до испытания.
Проверка прочности нового материала

Где применяются гидрогели?

Ученые считают свое изобретение очень перспективным и уже предполагают, где его можно использовать. Так как гидрогель очень мягкий и безвреден для человеческого здоровья, его можно использовать при создании носимых устройств. Например, можно создать удобные кроссовки с датчиком шагов — электроника будет надежно защищена и обувь может прослужить очень долго.

Из нового материала можно сделать кроссовки со счетчиком шагов

Благодаря тому, что материал выдерживает большое давление и восстанавливает свою форму, его можно использовать в роботах. В теории, можно наделить роботов системой распознавания прикосновений, сделав их еще больше похожими на настоящих людей.
Как я уже говорил выше, гидрогели давно интересуют ученых своими необычными свойствами. В 2019 году китайские ученые нашли им отличное применение в медицине — при помощи них можно останавливать неконтролируемые кровотечения. Ученые постарались сделать гидрогель максимально совместимыми с соединительными тканями человека и у них это получилось. При возникновении кровотечения можно заделать рану веществом и посветить на него ультрафиолетом — смесь затвердевает и предотвращает потерю крови.