Японские ученые взяли за модель естественный процесс мышечного роста. Уникальная смесь полимеров открывает дорогу к появлению целого ряда более прочных, долговечных и адаптирующихся к окружающей среде материалов.

Человек, занимаясь в тренажерном зале, намеренно разрывает волокна мышц, провоцируя формирование новых, более прочных тканей. Чтобы это произошло, мускулы должны снабжаться аминокислотами — строительным элементом белков, которые, соединяясь, создают новые мышечные волокна.

Специалисты Университета Хоккайдо пошли тем же путем, но использовали «двухсетевые гидрогели». Это мягкий, но прочный материал. Он состоит примерно на 85% из воды, а также двух типов полимерных сетей: одна — жесткая и хрупкая, другая — мягкая и эластичная, рассказывает Phys.org.

Команда поместила двухсетевые гидрогели внутрь раствора, содержащего молекулы мономеров, которые, соединяясь, образуют полимеры. Раствор имитирует функцию циркулирующей крови, которая доставляет аминокислоты в мышцы.

Если воздействовать на гидрогель растяжения, то некоторые из жестких и хрупких полимерных цепей порвутся. Это приведет к созданию механорадикалов на конце порванных полимерных цепей. Они запускают соединение мономеров, плавающих в растворе, и усиливают материал.

Если процесс повторять несколько раз, то прочность материала вырастет в 1,5 раза, а жесткость — в 23 раза. Масса при этом увеличивается менее чем вдвое.

Кроме того, ученые смогли придать материалу еще одно свойство, использовав специальные мономеры, меняющие реакцию геля на тепло. Теперь, если его нагреть, то его поверхность становится более водоотталкивающей.    

Команда видит первые возможности применения в здравоохранении и надеется, что их материал ускорит появление гибких экзоскелетов для пациентов с переломами.

В конце прошлого года ученые впервые синтезировали ауксетик — материал, который становится толще при растяжении.