Samoizlečuća hidrogel mikrovlakna inspirisana paukovom svilom
Tim istraživača sa Univerziteta Donghua u Kini napravio je značajan napredak u razvoju mikrovlakana na bazi hidrogela, crpeći inspiraciju iz izvanrednih karakteristika paukove svile.
Ovaj izuzetan razvoj otvara uzbudljive mogućnosti za stvaranje naprednih vlaknastih materijala
Njihova revolucionarna studija, nedavno objavljena u Nature Communications, bavi se novim procesom izrade inspirisanim tehnikama predenja paukova. Cilj ovog istraživanja bio je da se pozabave ograničenjima sintetičkih hidrogelnih vlakana, koja često nemaju dovoljnu otpornost na oštećenja i izdržljivost u poređenju sa biološkim vlaknima poput svile, mišića i nervnih vlakana.
Da bi prevazišao ove izazove, tim se okrenuo nanoograničenoj strukturi paukove svile, poznatoj po svojoj izuzetnoj žilavosti – pažljivim ispitivanjem nano ograničene strukture paukove svile, istraživači su pokušali da oponašaju njene mehaničke performanse koristeći jonski kompleks sastavljen od higroskopnog, pozitivno napunjenog polielektrolita (PDMAEA-K) i polimetakrilne kiseline (PMAA).
Hidrogel mikrovlakna su proizvedena kroz proces koji se naziva pultruziono predenje, koji odražava prirodno okruženje pauka. Dobijena hidrogel mikrovlakna su pokazala izuzetna mehanička svojstva. Pokazali su visok Jangov modul od 428 MPa i izduženje od 219%.
Štaviše, ova mikrovlakna su pokazala odlično prigušivanje vibracija, otpornost na pucanje i sposobnost da reaguju na vlagu skupljanjem i zadržavanjem specifičnih oblika. Najvažnije, kada su oštećena, mikrovlakna su pokazala sposobnost brzog samoizlečenja.
Hijerarhijska nanoograničena struktura, koja se spontano formira tokom isparavanja vode, igrala je ključnu ulogu u dobijanju hidrogel mikrovlakna sa njihovim izvanrednim mehaničkim svojstvima. Uspešnim kombinovanjem snažnog kovalentnog vezivanja i dinamičkih mreža, istraživači su prevazišli inherentni kompromis između visoke mehaničke čvrstoće i brzih sposobnosti samopopravke.
Dok je žilavost hidrogelnih vlakana manja od one koju pokazuje prava paukova svila, istraživači predviđaju budući napredak koji će dodatno poboljšati njihove mehaničke performanse. Jedan potencijalni put za poboljšanje je ugrađivanje jačih nanokristala u nanoograničenu strukturu kako bi se povećala žilavost.
Uzbudljive mogućnosti
Ovaj izuzetan razvoj otvara uzbudljive mogućnosti za stvaranje naprednih vlaknastih materijala; hidrogel mikrovlakna bi mogla da nađu primenu u različitim oblastima, uključujući meke humanoidne robote, protetiku, udobnu pametnu odeću i uređaje za nošenje. Procene u stvarnom svetu se već razmatraju, kao što je primena ovih mikrovlakana kao aktivirajućih vlakana u protetskim udovima i nosive tehnologije.
Izvor: Ubergizmo
