Tayvanlı bilim adamları, kırılmadan önce orijinal uzunluğunun% 4.600’üne kadar uzanabilen yeni bir malzeme geliştirdiler. Kırılsa bile, parçaları oda sıcaklığında hafifçe bir araya getirmek iyileştirmesine izin verir, şeklini ve gerilebilirliğini 10 dakika içinde tam olarak geri yükler.
Yapay ve esnek poliüretan (Pu) organogeller, yapay moleküler kaslar olarak işlev gören kovalent olarak bağlantılı selüloz nanokristalleri (CNC’ler) ve modifiye edilmiş mekanik olarak kilitlenmiş molekülleri (MIM’ler) birleştirerek tasarlanmıştır.
Kaslar, jeli germe veya ısı gibi dış kuvvetlere duyarlı hale getirir, burada rengi malzemenin dinlenmesine veya uyarılmış olduğuna bağlı olarak turuncudan maviye değişir. Bu benzersiz özellikler sayesinde, jeller, esnek elektronik derilerden ve yumuşak robotlardan karşı karşı karşıya olan çözümlere kadar yeni nesil teknolojiler için büyük umut vaat ediyor.
Bulgular şurada yayınlandı Gelişmiş fonksiyonel malzemeler.
Rotaxanes ve papatya zincirleri gibi MIM’ler umut vericidir, çünkü moleküler hareketleri sertliği ve esnekliği arttırır. MIM’ler ayrıca mekanokromik malzemeler dünyasını açmıştır – bir uyarana yanıt olarak renkleri florese veya değiştiren enstrümanlar.
Bu malzemeler, kimyasal bağları kırarak ve reform yaparak kuvvete tepki veren, küçük ama dramatik yapısal kaymalara yol açan Mekanoforlar adı verilen moleküler anahtarlar içerir.
Çalışmalar, küçük miktarlarda MIM’in bile polimerlerin gerilebilirliğini ve tokluğunu büyük ölçüde artırabileceğini göstermektedir. Mekanoforlar sıcaklık ve kuvvet algılaması için yaygın olarak kullanılırken, bunları kendi kendini iyileştiren sistemlere dahil etmenin zorlayıcı olduğu kanıtlanmıştır.
Bunu ele almak için, araştırmacılar yeni PU organojelleri geliştirmek için bir dizi kompozisyon denediler. Bir adım büyütme polimerizasyon işlemi yoluyla DPAC ve selüloz nanokristal adı verilen özel floresan gruplarla modifiye edilmiş MIM’leri dahil ederek organojellerde istenen mukavemet, streç, kendini onarım, yapışma ve renk değiştiren özelliklere ulaştılar.
Ağırlıkça% 1.5 MIM içeren Pu organojelleri, 142 mJ/m’lik mükemmel tokluk sergiledi3 ve kendi boyutunun 46 katı gerilebilirlik. Organogeller, malzemenin ne kadar gerildiğine bağlı olarak turuncu veya mavi floresan yaydı.
Rahat olduğunda, malzemedeki DPAC birimleri, 603 nm frekansla yapılandırılmamış bir şekilde titreşti ve turuncu ışığa neden olur. DPAC birimlerini kaymaya iten, titreşimleri kısıtlayan ve emisyonu 451 nm’de maviye kaydıran uygulanan kuvvetin gerilmesi.
Jeller, oda sıcaklığında özerk bir şekilde kendini iyileştirerek orijinal güçlerinin ve gerilebilirliğinin% 90’ından fazlasını geri kazandı. Bu kendi kendine onarım, selüloz nanokristaller yoluyla getirilen hidrojen bağı ile desteklenmiştir.
Kitle üretimi için ölçeklendirilen bu malzeme, onarım sinyalini vererek ve ürün ömrünü uzatarak sürdürülebilir teknolojileri sağlayabilir.
Sadie Harley tarafından düzenlenen yazar Sanjukta Mondal tarafından sizin için yazılmış ve Robert Egan tarafından gerçekleştirilmiş ve gözden geçirilen bu makale dikkatli insan çalışmasının sonucudur. Bağımsız bilim gazeteciliğini canlı tutmak için sizin gibi okuyuculara güveniyoruz. Bu raporlama sizin için önemliyse, lütfen bir bağış (özellikle aylık) düşünün. Alacaksın reklamsız bir teşekkür olarak hesap.
