Материјалот инспириран од лигњи лекува за неколку секунди - Извештај за иновации
Дупка само по себе затвора MPI за интелигентни системи
Научниците од Институтот за интелигентни системи Макс Планк (MPI-IS) во Штутгарт и Државниот универзитет во Пенсилванија (ПСУ) во САД развија мек материјал што може да се излечи само во секунда по оштетувањето.
На молекулите на претходните деформативни материјали за само-лекување им се потребни неколку часа или дури денови за повторно поврзување - честопати со мала јачина на местото каде што биле прободени или исечени.
Сепак, новоразвиениот материјал што може да се растегне, целосно ги враќа својата структура и својства со трепкање на окото - одново и одново.
„Развивме нов материјал што може да заздрави многу побрзо, без да ја изгуби својата сила. Ние го оштетивме на различни начини и секој пат кога се поправаше за неколку секунди “, вели др. Абдон Пена-Франчеш, првиот автор на публикацијата „Биосинтетички материјали за само-лекување за меки машини“, што ќе биде објавено во „Материјали на природата“ на 27 јули. Специјалното списание е едно од најпознатите во областа на науката за материјали.
Меките материјали за само-заздравување привлекуваат зголемен интерес кај научниците, особено во роботиката. Таму, таков уникатен материјал може да биде одлучувачки фактор за тоа дали роботите навистина можат да се користат во секојдневниот живот.
Затоа што ако еден ден роботите ги поддржуваат луѓето во многу динамични и непредвидливи средини, тие треба да бидат изработени од мек и свитлив материјал. Но, колку е помек, толку побрзо се крши материјалот.
Ова ја ограничува долговечноста и перформансите, а со тоа и практичната примена на роботите. Моќта на само-заздравување во рок од неколку секунди може да го надомести овој недостаток.
Во иднина, ваквите роботи може да се користат во многу области, на пример во опасни ситуации како што е обновување на земјотресот. Или, материјалот се користи во заштитна облека, на пр., Ракавици што можат да се поправат веднаш по сечењето.
Д-р Пена-Франчеш и неговите коавтори Др. Хуихун Јунг и проф. Мелик Ц. Демирел од ПСУ и проф. Метин Сити, директор на Одделот за физичка интелигенција на MPI-IS, беа инспирирани од природата и многуте чуда на земјата. Тие бараа образец за тоа како може да се изгради таков интелигентен материјал.
„Нашата цел беше да ја искористиме синтетичката биологија за да создадеме само-лекувачки, програмабилен материјал, чии физички својства можеме да ги контролираме“, вели проф. Демирел. Тимот потоа ја испита молекуларната структура и аминокиселинските низи на протеините од лигњи.
Врз основа на ова, тие развија флексибилен материјал сличен на гума со помош на протеински инженеринг. „Ја сменивме молекуларната структура за да можеме да ги изнесеме својствата на само-заздравување на материјалот до крајност“, додава тој.
„Можевме да ја скратиме 24-часовната фаза на заздравување на една секунда. Меките роботи изградени од овој материјал сега можат да се поправат веднаш. Само-заздравувањето трае долго во природата. Нашата технологија ја става природата во сенка “.
Октоподот заздравува подолго, бидејќи молекулите на протеините во неговите пипала се слабо испреплетени. Со материјалот развиен во лабораторијата, научниците ја изменија наноструктурата на молекулите, така што сите тие се поврзани едни со други. „Мрежата во која се поврзани само неколку точки има слаби точки. Но, ги вмреживме сите точки и го подобривме материјалот “, објаснува Пена-Франчеш.
Покрај тоа: додека молекулите на претходните флексибилни материјали имаат постојани врски што не можат да се соберат заедно откако ќе се одделат, ситуацијата е поинаква со новиот материјал. Секоја физичка врска е реверзибилна. Врските што биле одделени во една точка, кликнуваат назад во правилната позиција.
Супрамолекуларна мрежа со невидени својства на само-лекување отвора голема неистражена област на потенцијални апликации во роботиката. „Самореновирачките физички интелигентни меки материјали се неопходни за изградба на робусни и толерантни на меки роботи во блиска иднина“, вели проф. Метин Сити.
Неговата визија е да користи такви меки материјали кои можат да се санираат самостојно, при истражување на медицински меки роботи или да ги направат роботските краци на рацете уште подобри. Веќе имало тестови за ова, на пример со него биле подигнати разни предмети. Ако некој предмет ја оштети раката за стискање додека се носи наоколу, тој лесно може да се лекува сам по себе.