Revoluție în știință: Cercetătorii au inventat un nou material cu proprietăți incredibile

Cercetătorii spun că noul material a fost de fapt inspirat de amidonul de porumb folosit la gătit, care poate fi agitat atunci când se adaugă apă. Spre deosebire de nisipul umed, care are o vâscozitate constantă indiferent dacă este amestecat sau perforat, suspensia de amidon de porumb se comportă ca un lichid atunci când este amestecat ușor, și ca un solid atunci când este perforat rapid.

Această „durabilitate adaptivă”, așa cum este cunoscută, este o caracteristică importantă în ceea ce privește știința materialelor. Aceasta înseamnă protecție împotriva deteriorării și rezistență la stres, chiar și în medii dure.

Polimeri cu proprietăți speciale care ajută materialele să conducă electricitatea, rămânând în același timp relativ moi și suple

Atunci când este strivit încet amidonul de porumb, particulele mici se resping între ele, făcându-le să se comporte ca un lichid. Dar dacă loviți rapid suprafața, acestea se ating, provocând frecare și acționând ca un solid. Această diferență de comportament se datorează dimensiunii particulelor.

Cercetătorii au vrut să vadă dacă ar putea obține aceleași rezultate dintr-un material polimeric. Pentru a realiza acest lucru, echipa a început cu polimeri conjugați: polimeri cu proprietăți speciale care ajută materialele să conducă electricitatea, rămânând în același timp relativ moi și suple. Aceste materiale pot fi realizate din tot felul de combinații de molecule.

Doi polimeri încărcați pozitiv și doi încărcați negativ creează un material cu structuri foarte mici

În acest caz, ei au încorporat molecule lungi de acid poli(2-acrilamido-2-metilpropanesulfonic), molecule scurte de polianilină și un conductor foarte eficient – polistiren sulfonat de polistiren (PEDOT:PSS) din poli(3,4-etilendioxietiofen). Această combinație a creat o peliculă care se deforma sau se întindea atunci când era lovită de impacturi rapide.

Cu cât impactul era mai rapid, cu atât materialul devenea mai rezistent. Adăugarea a 10 procente mai mult PEDOT:PSS a îmbunătățit apoi atât durabilitatea adaptivă, cât și conductivitatea materialului. Potrivit cercetătorilor, alegerea lor de doi polimeri încărcați pozitiv și doi încărcați negativ creează un material cu structuri foarte mici, ca niște chiftele în miniatură, într-un bol de spaghete încâlcite. Aceste „chifteluțe” absorb șocul impacturilor, fără a se rupe complet – menținând materialul și conductivitatea sa pe loc.

Materialul poate fi folosit la benzile pentru ceasuri inteligente, senzorii purtabili și monitoarele de sănătate

Experimentele ulterioare sugerează că adăugarea de nanoparticule de 1,3-propandiamină încărcate pozitiv îmbunătățește și mai mult rezistența, slăbind ușor „chiftelele” (astfel încât materialul să poată suporta lovituri mai mari), în timp ce întărește „șirurile de spaghete” din jurul lor (menținând integritatea materialului).

Poate fi fabricat pe scară largă? Benzile pentru ceasuri inteligente, senzorii purtabili și monitoarele de sănătate – pentru sănătatea cardiovasculară sau pentru nivelul de glucoză, de exemplu – sunt toate exemple prezentate de echipa de cercetare. Protezele electronice personalizate sunt un alt caz potențial de utilizare, cu care cercetătorii au experimentat deja. În cele din urmă, membrele artificiale ar putea fi imprimate 3D din acest material versatil.

„Există o serie de aplicații potențiale și suntem încântați să vedem unde ne va duce această nouă proprietate neconvențională”, spune Yue Wang, cercetător în domeniul materialelor. Cercetarea a fost prezentată în cadrul reuniunii de primăvară 2024 a Societății Americane de Chimie.

Sursă foto: www.sciencealert.com