Investigadores de la Universidad de Hokkido y la Universidad de Duke han desarrollado un hidrogel que está más cargado y dañado porque se fija y se fortalece. La demostración de la prueba del concepto puede conducir a un mejor rendimiento en situaciones en las que se necesita material suave pero sostenible, como máquinas, robots e incluso cargas de personas y articulaciones dentro de las personas.
Esta investigación aparece en línea en la revista el 26 de febrero Materiales de la naturaleza.
Hydrogll parece un término elegante, pero están en todas partes del mundo que nos rodea, como lentes de contacto suaves, oso pegajoso y cartílago. El contenido de esta clase amplia se explica por la matriz similar a la web de largas cadenas moleculares que absorben y mantienen demasiada agua.
Es difícil hacer hidrogeles suaves y fácilmente dañados, pero también son difíciles de desgarrar. Imagine eso lentamente empujando hacia abajo sobre el gel y el moldeo con la mano. Permanecerá abultarse por un tiempo, pero eventualmente, perderá su división y su integridad estructural.
En 2003, Jian Ping Gong, un material suave y húmedo en la Universidad de Hokkido, fue inventado por hidrógenos de doble red. En estos materiales, se mantiene dentro del hidrogel del esqueleto interno para proporcionar una resistencia y durabilidad adicional.
“Este concepto es similar a los neumáticos de su automóvil”, dijo Michael Robinstein, un destacado profesor de ingeniería mecánica y ciencia material en Duke. “El caucho es muy suave, pero al colocar una red de partículas de carbono unidas dentro, el neumático hace que el neumático sea más riguroso, fuerte y apretado”.
La red doble hidrogen y un error de los hidrógenos comúnmente, es que una vez que la red interna está rota, no tiene que volver. No puede mantener el gel horneado y el moho arrastrando sus piezas a su forma original.
Para resolver este problema, los investigadores están trabajando en esquemas para crear hidrogados curativos que funcionen en tiempos reales. Sin embargo, hasta la fecha, estos efectos han realizado mucho trabajo lento en las escalas de tiempo para ser efectivas en aplicaciones prácticas.
En este nuevo artículo, Gong, Robinstein y sus compañeros hidrogados de doble red demuestran una técnica que no solo se cura a sí mismo sino también más rápido que los ejemplos anteriores.
La clave de su trabajo es incorporar partes de las Escrituras internas que tienen prisa por romperse, pero permiten la rápida creación de un nuevo soporte estructural. Los radicales se crean a partir de cada extremo de los cables rotos que reaccionan con las búferes más cercanas y los monómeros multifuncionales para crear cadenas y enlaces cruzados para crear una nueva red.
“Cuando se rompe una dura red interna, una red de doble red común pierde su estructura de soporte”, dijo Robinstein. Cada vez que se rompe una parte de la red, se convierte en más semillas de reacción para que se fortalezca y nunca se separe.
El resultado es un hidrogel que resistencia a otros tipos de grietas y daños de forma rápida y efectiva. Una vez que una grieta comienza el gel y comienza a tratar de extenderse del molde, el mediocre hace nuevos enlaces alrededor del sitio y fortalece la fractura en sus huellas.
Este concepto de prueba inicial fue de casi dos pulgadas por minuto para mantener la velocidad con grietas. Aunque puede que no parezca muy rápido, seguirá siendo útil en muchas aplicaciones donde la cámara lenta y el desgaste son muchos más resultados que los movimientos y las fallas afiladas.
Este es también el comienzo de este viaje de investigación. Robin Stein y su laboratorio continúan desarrollando un sólido modelo computacional de cómo funcionan estas dinámicas internas. Con esta comprensión básica, tienen la intención de detectar estos materiales y fortalecer aún más el proceso de curación.
“Es solo una versión, y ya estamos trabajando hacia la versión 2.0”, dijo Robinstein.
El soporte está respaldado por JSPS Kakni (JP22 H 04968, JP2221342, JP222200848), JST Forst (JPM JFR 221 X), JST Permanente (JPM JPR 2098), y una mejor red para la ciencia nacional para una red basada en la ciencia nacional.
