Как мидии помогли создать новый сверхпрочный полимер

Морские мидии прикрепляются к подводным камням чрезвычайно надёжно: их не в силах сорвать с места никакой шторм. Секрет такой цепкости — в вырабатываемом мидиями особом полимерном материале, внутренняя структура которого скреплена одновременно ковалентными связями между атомами и ионными связями между молекулами. Получающееся вещество одновременно эластично и прочно на разрыв. «Вдохновившись» примером мидий, исследователи из университета Калифорнии в Санта-Барбаре (США) под руководством Меган Валентайн (Megan Valentine) создали новый сверхпрочный материал. Статья об этом достижении вышла в журнале Science, информирует «Тихоокеанская Россия», ТоРосс.

Учёные уже некоторое время работают над созданием аналогичных искусственных материалов. Самый перспективный метод заключается в присоединении особых отрицательно заряженных химических групп, катехолов, в нити гелеобразных полимеров, уже имеющим внутри себя ковалентные связи. Затем полимер насыщают положительно заряженными ионами железа (Fe), которые образуют связи с несколькими соседними катехолами, «сшивая» нити полимера между собой.

Этот метод до сих пор имел один существенный недостаток: синтез таких полимеров происходил в водной среде, соответственно материал получался с самого начала набухшим от воды и к дальнейшему растяжению без разрывов был мало способен. Валентайн с коллегами решили исправить этот недочёт, взяв за основу сухой гелевый полимер полиэтиленгликоль (ПЭГ).

Синтезировав ПЭГ, они присоединили к его нитям катехоловые группы, закрыв каждую из них ещё одной химической группой-«колпаком», чтобы катехолы не реагировали с атмосферным кислородом. Прямо перед «сшиванием» нитей ПЭГ ионами железа, учёные удалили «колпаки», обработав материал кислотой.

Получившийся материал, как показали тесты, по прочности превосходит обычный полиэтиленгликоль в 100-1000 раз, и при этом способен растягиваться в несколько раз, поглощая значительную энергию. В перспективе, пишут авторы, возможно, его удастся ещё и «научить» самостоятельно заращивать небольшие повреждения.

Хотя ранее уже были созданы ещё более прочные материалы, разработанная калифорнийскими учёными методика очень перспективна. «Такое повышение прочности поразительно», — прокомментировал, например, материаловед Константино Кретон (Costantino Creton) из Высшей школы физико-химической индустрии в Париже. Вопрос, однако, в том, добавил он, будет ли методика так же хорошо работать и с другими полимерами, кроме ПЭГ.

Научная Россия регулярно пишет о разрабатываемых учеными новых материалах — например, об аналоге бумаги, способном выдержать до 40 циклов печати, или о материале, который можно переключать между отталкиванием и впитыванием воды.

Похожие записи


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>