0

Новые материалы могут привести к самовосстановлению смартфонов

Самовосстанавливающийся полимер

Новый материал не только восстанавливает себя, но и растягивается до 50 раз от его обычного размера; эти свойства могут починить аккумулятор вашего телефона, если он треснет

Взяв пример из Вселенной Marvel, исследователи сообщают, что они разработали полимерный материал, с возможностью применения в электронике и мягкой робототехнике, который может самовосстанавливаться. Материал растяжимый и прозрачный, проводит ионы для генерации тока и сможет однажды помочь сломанному смартфону снова починиться. Исследователи представляют свою работу на 253-м Национальном собрании и выставке Американского химического общества (ACS). «Когда я был молодым, моим кумиром был Росомаха из Людей Икс», — говорит Чао Ванг, доктор философии. «Он мог спасти мир, но только потому, что мог исцелять себя. Самовосстанавливающийся материал, если будет разрезан на две части, может соединиться вновь, будто ничего не произошло, как наша человеческая кожа. Я занимаюсь разработкой самовосстанавливающегося литий-ионного аккумулятора, поэтому, когда вы уроните свой мобильный телефон, он может починиться и прослужить намного дольше».

Ключом к самовосстановлению является химическая связь. Ванг объясняет, что существуют два типа связей. Есть ковалентные связи, которые сильны и трудно реструктурируются после разрушения; и нековалентные связи, которые являются более слабыми и более динамичными. Например, водородные связи, которые соединяют молекулы воды друг с другом, являются нековалентными, постоянно разрушаются и реформируются, что приводит, например, к появлению характерных свойств воды. «Большинство самовосстанавливающихся полимеров образуют водородные связи или координационные связи металл-лиганд, но они не подходят для ионных проводников», — говорит Ванг.

Команда Ванга в Калифорнийском университете, Риверсайд, вместо этого обратилась к другому типу нековалентной связи, называемой ионно-дипольным взаимодействием, силой между заряженными ионами и полярными молекулами. «Ион-дипольные взаимодействия никогда не использовались для разработки самовосстанавливающегося полимера, но оказалось, что они особенно подходят для ионных проводников», — говорит Ванг. Основная идея дизайна в разработке материала заключалась в использовании полярного растягиваемого полимера, сополимера винилиденфторида и гексафторпропилена, а также мобильной ионной соли. Полимерные цепи связаны друг с другом ион-дипольными взаимодействиями между полярными группами в полимере и ионной солью.

Полученный материал может растягиваться до 50 раз от его обычного размера. После разрыва на две части, материал автоматически сшивал себя полностью в течение одного дня.

В качестве теста ученые создали «искусственную мышцу», поместив непроводящую мембрану между двумя слоями ионного проводника. Новый материал отреагировал на электрические сигналы, приведя в движение эти искусственные мышцы, названные так потому, что биологические мышцы так же движутся в ответ на электрические сигналы (хотя материалы Ванга не предназначены для медицинских применений).

На следующем этапе исследователи поработают над изменением полимера для улучшения свойств материала. Например, они испытывают материал в суровых условиях, таких как высокая влажность. «Предыдущие самовосстанавливающиеся полимеры плохо работали при высокой влажности, — говорит Ван. — Вода попадает туда и все портит. Она может изменять механические свойства. В настоящее время мы настраиваем ковалентные связи внутри самого полимера, чтобы подготовить эти материалы к реальному применению».

Узнать больше: Mechanically adaptive electronic polymers for transparent self-healing artificial muscle, the 253rd National Meeting & Exposition of the American Chemical Society (ACS), 2017.

Добавлено в: Новости
Яндекс.Метрика Правильный CSS!
© 2014 Химия, опыты, эксперименты! In-chemistry.ru