Δημιουργήθηκε ένα ευαίσθητο αυτοθεραπευτικό υλικό

Το νέο υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην προσθετική, καθώς και στη δημιουργία ηλεκτρονικών συσκευών.

Οι επιστήμονες προσπαθούν να δημιουργήσουν υλικό που μιμούνται ανθρώπινο δέρμα για πολλά χρόνια, έχουν τα ίδια χαρακτηριστικά και θα μπορούσαν να εκτελούν τέτοιες λειτουργίες. Οι κύριες ιδιότητες του δέρματος που προσπαθούν να αναδημιουργήσουν οι επιστήμονες είναι η ευαισθησία και η ικανότητα θεραπείας. Λόγω αυτών των ιδιοτήτων, το ανθρώπινο δέρμα στέλνει σήματα στον εγκέφαλο σχετικά με τη θερμοκρασία και την πίεση και χρησιμεύει ως προστατευτικό φράγμα κατά των ερεθιστικών για το περιβάλλον.

Η ομάδα του Καθηγητή Χημικών Μηχανικών Stanford University, Chengdu Bao ως αποτέλεσμα της επίπονης εργασίας για πρώτη φορά κατάφερε να δημιουργήσει ένα υλικό που συνδυάζει αυτές τις δύο ιδιότητες.

Τα τελευταία δέκα χρόνια έχουν δημιουργηθεί πολλά δείγματα "τεχνητού δέρματος", αλλά ακόμη και τα πιο εξελιγμένα έχουν πολύ σοβαρά μειονεκτήματα. Μερικοί από αυτούς απαιτούν «θερμότητα» για να «θεραπεύσουν», γεγονός που καθιστά αδύνατη την καθημερινή χρήση τους σε καθημερινές συνθήκες. Άλλες αποκαθίστανται σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά όταν αποκατασταθούν, η μηχανική ή χημική τους δομή αλλάζει, πράγμα που τους καθιστά, στην πραγματικότητα, αναλώσιμο. Αλλά το σημαντικότερο, κανένα από αυτά τα υλικά δεν ήταν καλός αγωγός ηλεκτρικής ενέργειας.

Ο Zhang Bao και οι συνεργάτες του κατάφεραν να κάνουν ένα μεγάλο βήμα προς την κατεύθυνση αυτή και για πρώτη φορά να συνδυάσουν σε ένα υλικό την αυτοθεραπεία του πλαστικού πολυμερούς και την ηλεκτρική αγωγιμότητα του μετάλλου.

Οι επιστήμονες ξεκίνησαν με πλαστικά, τα οποία αποτελούνταν από μεγάλες αλυσίδες μορίων που συνδέονταν με δεσμούς υδρογόνου. Αυτή είναι μια μάλλον αδύναμη σύνδεση μεταξύ της θετικά φορτισμένης περιοχής ενός ατόμου και της αρνητικά φορτισμένης περιοχής του επόμενου. Αυτή η δομή επέτρεψε στο υλικό να αποκαταστήσει αποτελεσματικά τον εαυτό του μετά από εξωτερική πρόσκρουση. Τα μόρια απλά καταρρέουν, αλλά στη συνέχεια επανασυνδέονται στην αρχική τους μορφή. Ως αποτέλεσμα, ελήφθη ένα εύκαμπτο υλικό, το οποίο οι επιστήμονες συγκρίθηκαν με το αριστερό στην ίριδα του ψυγείου.

Σε αυτό το εύκαμπτο πολυμερές, οι επιστήμονες προσέθεσαν μικροσωματίδια νικελίου, που αύξησαν τη μηχανική αντοχή του υλικού. Επιπλέον, αυτά τα σωματίδια έχουν αυξήσει την ηλεκτρική αγωγιμότητα: το ρεύμα μεταφέρεται εύκολα από το ένα μικροσωματίδιο στο άλλο.

Το αποτέλεσμα ικανοποίησε όλες τις προσδοκίες. "Τα περισσότερα από τα πλαστικά είναι καλά μονωτικά, και έχουμε έναν εξαιρετικό αγωγό", κατέληξε ο Zheng Bao.

Στη συνέχεια οι επιστήμονες εξέτασαν την ικανότητα του υλικού να ανακάμψει. Κόλλησαν ένα κομμάτι υλικό με ένα μαχαίρι. Ελαφρώς πιέζοντας τα δύο διαμορφωμένα μέρη μεταξύ τους, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το υλικό ανακτά την αρχική του αντοχή και την ηλεκτρική αγωγιμότητα κατά 75%. Μισή ώρα αργότερα, το υλικό αποκατέστησε πλήρως τις αρχικές του ιδιότητες.

"Ακόμα και το ανθρώπινο δέρμα χρειάζεται λίγες μέρες για να θεραπευτεί, οπότε πιστεύω ότι έχουμε επιτύχει ένα πολύ καλό αποτέλεσμα", δήλωσε ο συνάδελφος του Bao Benjamin, Chi Chi Kion Tee.

Νέο υλικό πέρασε επιτυχώς την επόμενη δοκιμή - 50 κύκλοι τομής-ανάκτησης.

Οι ερευνητές δεν πρόκειται να ασχοληθούν με αυτό. Στο μέλλον, θέλουν να επιτύχουν αποτελεσματικότερη χρήση των σωματιδίων νικελίου στο υλικό, καθώς όχι μόνο καθιστούν ισχυρή και βελτιώνουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα αλλά και μειώνουν την ικανότητα αυτοαποκατάστασης. Η χρήση μικρότερων μεταλλικών σωματιδίων μπορεί να κάνει το υλικό ακόμα πιο αποτελεσματικό.

Μέτρηση της ευαισθησίας του υλικού, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι είναι σε θέση να ανιχνεύσει και να αντιδράσει στην πίεση με τη δύναμη της χειραψίας. Επειδή ο Bao και η ομάδα του είναι πεπεισμένοι ότι η εφεύρεσή τους μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε προσθετικά άκρα. Επιπλέον, πρόκειται να κάνουν το υλικό τους όσο το δυνατόν πιο λεπτό και διαφανές ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κάλυψη των ηλεκτρονικών συσκευών και των οθονών τους.

[1], [2], [3]