Naukowcy na Uniwersytecie Hokkaido znaleźli sposób na stworzenie materiałów, które w stają się mocniejsze wraz z ich używaniem. Poprzez naśladowanie mechanizmu, który pozwala mięśniom rosnąć po wysiłku, zespół kierowany przez Jian Ping Gong opracował nowatorski polimer. Materiał rozkłada się pod wpływem nacisku mechanicznego, a następnie „powraca silniejszy”.
Jedną z wad sztucznych materiałów jest to, że mają one bardzo ograniczoną żywotność w porównaniu do organicznych. Materiały takie jak stal, plastik, ceramika czy tkaniny zużywają się w zaskakująco szybkim tempie. Powodem tego jest to, że żywa tkanka może nie tylko odrastać, ale i stawać się wytrzymalsza. Dlatego ludzkie serce może pompować krew z prędkością około 72 uderzeń na minutę, przez 24 godziny na dobę, 365 dni w roku przez całe nasze życie. Z tego samego powodu ćwiczenia fizyczne mogą wzmocnić mięśnie.
W ostatnich latach naukowcy i inżynierowie opracowali nowe, samoleczące się materiały, które mogą dokonywać napraw, gdy są uszkodzone lub zużyte. Co jednak z materiałem, który, podobnie jak tkanka mięśniowa, mógłby stać się silniejszy na skutek użytkowania? Aby to osiągnąć, japoński zespół użył tak zwanych hydrożeli dwusieciowych. Podobnie jak inne hydrożele, są to polimery, które stanowią 85 procent wagowych wody, ale w tym przypadku materiał składa się zarówno ze sztywnego, kruchego polimeru, jak i miękkiego, rozciągliwego. W ten sposób gotowy produkt jest zarówno miękki jak i twardy.
Zdaniem badaczy, kiedy hydrożel jest rozciągany, niektóre łańcuchy polimerowe pękają, tworząc na końcach zerwanych łańcuchów specjalne zakończenia. Te szybko łączą się z monomerami, tworząc nowy, silniejszy łańcuch polimerowy. Podczas testów hydrożel działał podobnie do mięśni poddawanych treningowi siłowemu. Stał się 1,5 razy wytrzymalszy, 23 razy sztywniejszy i urósł o 86 procent. Możliwe było nawet kontrolowanie właściwości materiału za pomocą termoczułych monomerów i stosowanie wysokich temperatur, aby uczynić je bardziej odpornymi na wodę.
[Źródło: newatlas.com; grafika: Hokkaido University]
Czytaj też: Nowy materiał ma wytrzymałość tytanu i gęstość wody
