Kırılmaz cama benzer özelliklere sahip bir jel, yumuşak robotlarda ve protezlerde uygulamalara sahip olabilir.

Fizik


25 Kasım 2021

Yeni Bilim Adamı Varsayılan Resmi

Yeni bir jel, ciddi şekilde ezildikten sonra hızla orijinal şekline geri döner.

Zehuan Huang, Cambridge Üniversitesi

Yüzde 80 sudan yapılan yumuşak bir jel, kırılmaz camla benzer özelliklere sahiptir ve kalıcı deformasyon olmaksızın 16 kez bir araba tarafından ezilmeye dayanabilir. Materyal, yumuşak robotlar, protezler ve giyilebilir cihazlar dahil olmak üzere bir dizi uygulama için faydalı olabilir.

Daha önce yapılmış olan hidratlı polimer ağlar veya hidrojeller, kauçuk benzeri özelliklere sahip, yumuşak ve gerilebilir. Ancak yüksek sıkıştırma altında bu jeller orijinal şekillerine geri dönemezler.

Şimdi Oren Scherman ve Cambridge Üniversitesi’ndeki meslektaşları, 1200 kilogram ağırlığındaki bir araba tarafından defalarca ezildikten sonra bile birkaç dakika içinde hızla orijinal şekline dönebilen yumuşak ve basınca dayanıklı bir jel yarattılar.

Çalışmaya dahil olmayan Belçika’daki Ghent Üniversitesi’nden Richard Hoogenboom, “Bu çalışma, mümkün görülenlerin sınırlarını aşıyor” diyor. Polimer ağları genellikle ya güçlüdür ya da deforme olabilir, bu jel ise deforme olabilir, güçlü ve sert cam benzeri malzemeler yapmak için her iki özelliği de birleştirir.

Jel, iki tür “misafir” molekülden (bir perflorofenil ve bir fenil) oluşan ve cucurbituril adı verilen fıçı şeklindeki “konakçı” moleküllerin içine oturan bir polimer içerir. Konuk moleküller, konakçıların içinde birbirine çapraz bağlanır ve bir kafes ağı oluşturur.

Çapraz bağlar, karşıt yükler arasındaki çekim yoluyla oluşturulduğundan, sürekli olarak çözülür ve yeniden şekillenirler. Scherman ve meslektaşları, çapraz bağların ayrılmadan önce daha uzun süre dayanmasının hidrojelin sıkıştırmaya karşı direncini artırabileceğinden şüpheleniyorlardı.

Bu fikri test etmek için araştırmacılar, ağdaki fenil konuk moleküllerinin yapısını, onları daha fazla su geçirmez hale getirmek için değiştirdiler, bu da çapraz bağların dağılmasından önceki süreyi arttırdı. Kauçuk benzerinden cam benzerine kadar bir dizi jel ürettiler.

Scherman, “Bu yeni malzeme sınıfı, kıkırdak replasmanı, elektronik deriler, protez uzuvlar, giyilebilir cihazlar ve yumuşak robotik dahil olmak üzere çok çeşitli uygulamalarda önemli bir umut vaat ediyor” diyor.

Dergi referansı: Doğa Malzemeleri, DOI: 10.1038/s41563-021-01124-x

Bu konular hakkında daha fazlası:



#Hidrojel #Yumuşak #ama #güçlü #malzeme #bir #araba #tarafından #ezildikten #sonra #şeklini #korur