Американские ученые разработали новый класс материалов. Он объединяет сильные стороны твердых стеклообразных полимеров и мягких гелей, а также хорошо проводит электричество и склеивает вещества. Новый класс материалов, названный стекловидными гелями, прост в производстве и перспективен для практических применений. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Гели и стеклообразные полимеры представляют собой классы материалов, которые исторически считались отличными друг от друга. Стеклообразные полимеры твердые, жесткие и часто хрупкие. Из них делают такие вещи, как бутылки с водой или окна самолетов. Гели, такие как контактные линзы, содержат жидкость, они мягкие и эластичные.
Однако теперь ученые смогли создать материалы, которые совмещают преимущества обеих групп. Исследователи назвали их стекловидными гелями (glassy gels). Чтобы их получить, исследователи смешали жидкие предшественники стеклообразных полимеров с ионной жидкостью. Получившуюся жидкость химики залили в форму и подвергли воздействию ультрафиолета, который «отверждает» материал. Затем ученые убрали форму и получили стекловидный гель.
«Ионная жидкость — это растворитель, как и вода, но она полностью состоит из ионов. Обычно, когда вы добавляете растворитель в полимер, растворитель раздвигает полимерные цепи, делая полимер мягким и растягивающимся. Вот почему влажные контактные линзы гибкие, а сухие — нет. В стекловидных гелях растворитель раздвигает молекулярные цепи полимера, что позволяет ему растягиваться, как желе. Однако ионы нашего растворителя сильно притягиваются к полимеру, что препятствует движению полимерных цепей. Неспособность цепей двигаться делает его стекловидным. Конечным результатом является то, что материал становится твердым из-за сил притяжения, но все же способен растягиваться из-за дополнительного расстояния», — рассказал Майкл Дики из Университета штата Северная Каролина.
Стекловидные гели на 50–60% состоят из жидкости. Они так же тверды, как стеклообразные полимеры. Они могут растягиваться и становиться в пять раз длиннее, но при этом не сломаются. Растягивание обратимо — после нагревания материал может вернуть изначальную форму. Кроме того, стекловидные гели хорошо склеивают поверхности разных материалов, что необычно для твердых веществ.
«Главная особенность стекловидных гелей заключается в том, что они более чем на 50% состоят из жидкости, это делает их более эффективными проводниками электричества, чем обычные пластики, имеющие сопоставимые физические характеристики», — рассказал Мэй Сян Ван из Университета штата Северная Каролина.
Стекловидные гели можно создавать из множества различных полимеров и ионных жидкостей. Кроме того, они просты в изготовлении — их можно сделать с помощью 3D-принтера. Это открывает широкие возможности для их применения.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
