On luotu itsestään parantava anturimateriaali.

Uutta materiaalia voidaan käyttää proteeseissa sekä elektronisten laitteiden valmistuksessa.

Tutkijat ovat jo vuosia yrittäneet luoda materiaalia, joka jäljittelisi ihmisen ihoa, jolla olisi samat ominaisuudet ja joka suorittaisi samankaltaisia toimintoja. Ihon tärkeimmät ominaisuudet, joita tutkijat yrittävät luoda uudelleen, ovat herkkyys ja kyky parantua. Näiden ominaisuuksien ansiosta ihmisen iho lähettää aivoille signaaleja lämpötilasta ja paineesta ja toimii suojaesteenä ympäristön ärsykkeitä vastaan.

Stanfordin yliopiston kemiantekniikan professorin Zhenan Baon tiimi on huolellisen työn tuloksena ensimmäistä kertaa onnistunut luomaan materiaalin, joka yhdistää nämä kaksi ominaisuutta.

Viimeisten kymmenen vuoden aikana on luotu monia esimerkkejä "keinotekoisesta ihosta", mutta jopa edistyneimmillä niistä on ollut erittäin vakavia haittoja. Jotkut niistä vaativat "parantumiseen" korkeita lämpötiloja, minkä vuoksi niitä ei voida käyttää jokapäiväisissä kotitalousolosuhteissa. Toiset taas entisöidään huoneenlämmössä, mutta entisöinnin aikana niiden mekaaninen tai kemiallinen rakenne muuttuu, mikä tekee niistä itse asiassa kertakäyttöisiä. Mutta mikä tärkeintä, mikään näistä materiaaleista ei ollut hyvä sähkönjohde.

Zhenan Bao ja hänen kollegansa ovat ottaneet merkittävän askeleen eteenpäin tässä suunnassa ja yhdistäneet ensimmäistä kertaa muovipolymeerin itsekorjautumisominaisuudet ja metallin sähkönjohtavuuden yhteen materiaaliin.

Tutkijat aloittivat muovilla, joka koostui pitkistä vetysidoksilla toisiinsa kytkeytyneistä molekyyliketjuista. Kyseessä on melko heikko yhteys yhden atomin positiivisesti varautuneen alueen ja seuraavan atomin negatiivisesti varautuneen alueen välillä. Tämä rakenne mahdollisti materiaalin tehokkaan itsekorjautumisen ulkoisten vaikutusten jälkeen. Molekyylit hajoavat melko helposti, mutta yhdistyvät sitten uudelleen alkuperäisessä muodossaan. Tuloksena oli joustava materiaali, jota tutkijat vertasivat jääkaapissa säilytettyyn toffeeseen.

Tutkijat lisäsivät tähän elastiseen polymeeriin nikkelimikrohiukkasia, mikä lisäsi materiaalin mekaanista lujuutta. Lisäksi nämä hiukkaset lisäsivät sen sähkönjohtavuutta: virta johdetaan helposti mikrohiukkasesta toiseen.

Tulos täytti kaikki odotukset. "Useimmat muovit ovat hyviä eristeitä, mutta saimme erinomaisen johtimen", Zhenan Bao tiivisti.

Tutkijat testasivat sitten materiaalin palautumiskykyä. He leikkasivat pienen palan materiaalia kahtia veitsellä. Puristamalla kahta osaa kevyesti yhteen tutkijat havaitsivat, että materiaali oli palauttanut 75 % alkuperäisestä lujuudestaan ja sähkönjohtavuudestaan. Puoli tuntia myöhemmin materiaali oli palauttanut kokonaan alkuperäiset ominaisuutensa.

"Jopa ihmisen ihon paraneminen kestää muutaman päivän. Joten mielestäni olemme saavuttaneet melko hyvän tuloksen", sanoi Baon kollega Benjamin Chi Kion Tee.

Uusi materiaali läpäisi myös seuraavan testin – 50 leikkauspalautussykliä – onnistuneesti.

Tutkijat eivät aio pysähtyä tähän. Tulevaisuudessa he haluavat hyödyntää materiaalin nikkelihiukkasia paremmin, sillä ne eivät ainoastaan tee siitä vahvempaa ja paranna sen sähkönjohtavuutta, vaan myös heikentävät sen kykyä itsekorjautua. Pienempien metallihiukkasten käyttö voisi tehdä materiaalista entistä tehokkaamman.

Mittaamalla materiaalin herkkyyttä tutkijat havaitsivat, että se pystyy havaitsemaan paineen ja reagoimaan siihen kädenpuristuksen voimalla. Siksi Bao ja hänen tiiminsä ovat varmoja, että heidän keksintöään voidaan käyttää proteeseissa. Lisäksi he aikovat tehdä materiaalistaan mahdollisimman ohuen ja läpinäkyvän, jotta sitä voidaan käyttää elektronisten laitteiden ja niiden näyttöjen pinnoittamiseen.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]