Исследователи Университет Хоккайдо разработали гидрогель, который действует прямо противоположно тому, что обычно делают материалы на основе полимеров, такие как пластиковые бутылки. Обычно эти материалы плавятся или теряют твердость при воздействии тепла.
Новый гидрогель становится в 1.800 раз прочнее при воздействии тепла: он может обеспечить мотоциклистам и автомобилистам защиту от несчастных случаев.
Этот гидрогель затвердевает при нагревании и размягчается при охлаждении. Открытие команды, опубликовано в журнале Advanced Materials, может привести к производству невероятной защитной одежды для дорожных и спортивных аварий.
Такаюки Нонояма e Цзян Пин Гонг из Университета Хоккайдо и их коллеги были вдохновлены тем, как белки остаются стабильными внутри организмов, выживающих в условиях экстремальных температур.
Организмы, которые даже переживают жар термальных источников и вулканических выходов в глубоких водах, остаются живыми благодаря усиленным электростатическим взаимодействиям, таким как ионные связи. На основе этого принципа команда разработала недорогой и нетоксичный полиакриловый гель.
Гидрогель, который становится неразрушимым для тепла
Гель, состоящий из акриловой кислоты (PAAc), погружали в водный раствор ацетата кальция. PAAc сам по себе действует как любой другой материал на основе полимера и размягчается при нагревании. Но когда добавляется ацетат кальция, внешние остатки PAAc взаимодействуют с молекулами ацетата кальция аналогично тому, что происходит внутри термофильных белков, в результате чего PAAc действует совсем по-другому.
Исследователи обнаружили, что при достижении критической температуры, в данном случае около 60 ° C, материал быстро превращается из мягкого и прозрачного гидрогеля в жесткий и непрозрачный пластик.
При нагревании материал становится в 1.800 раз жестче, в 80 раз прочнее и в 20 раз тверже исходного гидрогеля. Переход от мягкого к жесткому полностью обратим при изменении температуры.
Кроме того, ученые смогли точно отрегулировать температуру переключения, регулируя концентрацию ингредиентов.
Поэтому они продемонстрировали возможное применение материала, комбинируя его со стекловатой тканью. Таким образом, даже эта ткань, мягкая при комнатной температуре, если ее тереть о асфальтовую поверхность в течение пяти секунд со скоростью 80 км / час, затвердевает и не подвергается никаким повреждениям, за исключением нескольких небольших потертостей на поверхности.
Такаюки Нонояма заявляет, что «Одежда из подобных тканей может быть использована для защиты от дорожно-транспортных происшествий или спортивных травм. Наш материал также можно использовать в качестве оконного покрытия, которое будет поглощать тепло и сохранять прохладу в помещении».
Гель полимерный он может быть легко произведен с использованием универсального, дешевого и нетоксичного сырья, обычно встречающегося в повседневной жизни.
