ウルヴァリンは化学者に再生ポリマーを作成するよう促しました

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ビデオ: ウルヴァリン:SAMURAI : 能力 2022, 十一月
ウルヴァリンは化学者に再生ポリマーを作成するよう促しました
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Anonim
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コロラド、カリフォルニア、中国の大学の科学者のグループが、透明で弾力性のある導電性の自己修復材料を作成しました。複雑な合成ポリマーを使用して人工筋肉組織を作成できます。これは、信号を「神経系」に送信するのに十分な電気伝導性を提供し、室温での機械的損傷から完全に回復することができます。科学者によると、新しい素材の作成は、普通の人にとって致命的な重傷の後に再生する能力を持っている漫画のキャラクターウルヴァリンに触発されました。作品の説明は、ジャーナルAdvancedMaterialsに掲載されました。

自己修復無機材料は、生物の再生に触発された材料科学の新しい分野です。ほとんどの生体組織または生物は、中程度の損傷の条件下で再生する能力を持っています。私たちは、エンジニアリング材料を「自己治療」する同じ能力を与えたいと考えています。エンジニアリング材料の特性は、原則として、時間の経過とともに不可逆的に劣化します。

そのような材料の歴史は古代ローマにまでさかのぼります-ローマ人はセメント組成物の組成にポゾラン(火山灰、凝灰岩、軽石の混合物)を加え、亀裂の場所で石灰溶液の結晶化を確実にしました。現代の作品では、自己修復に関する最良の結果がポリマーとエラストマーで得られています。回復メカニズムには、カプセル、拡散、その他いくつかの方法が含まれます。たとえば、カプセル法では、損傷が発生した場合に材料の組成に含まれるマイクロカプセルが、亀裂をまとめる活性物質を放出します(同様のメカニズムについては、ここで詳しく説明します)。別のアプローチは、治癒剤を材料に組み込む様々な方法で熱可塑性ポリマーを使用することを含む。通常、回復メカニズムでは、再生プロセスをトリガーするために外部刺激が必要です。たとえば、熱、電気、または光への暴露などです。

それらの導電性のために、吸湿性電解質塩を含むイオン性ヒドロゲルが特に興味深い。理論的には、このような材料は、弾性、透明性、生体適合性、電気伝導性の特性を組み合わせることができますが、これまで、これらすべての特性を同時に持つ材料組成を見つけることはできませんでした。

新作で説明されている素材は、「敏感な」人工皮膚、人工筋肉組織、ウェアラブル音響システムを作成するための特性を組み合わせています。透明性、弾力性、生体適合性、優れた導電性です。以前の類似体とは異なり、材料は初めてイオン双極子結合を使用します-それらは材料の高い透明性と大きな負荷に耐える能力を提供し、外部刺激なしで室温で24時間で完全な自己修復を提供します。

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ポリマー鎖と電解質カチオンに基づく材料の回収と化学構造のスキーム

この材料は、引張ポリマー(ポリプロピレンのフッ素含有類似体(PVDF-HFP))と、イミダゾール誘導体の1つに基づくイオン液体との組み合わせから作成されます。選択したポリマー組成は、高い双極子モーメント(アナログの2倍)を示し、イオン液体により、材料は室温よりも低い温度でも塑性を維持でき、ポリマー分子との強力なイオン双極子相互作用も提供します。選択された電解質の組成物は、空気や水と接触しても劣化せず、電気化学的影響を受けないため、組成物の耐用年数が大幅に長くなります。古典的なイオンゲルと比較して得られた材料の別の利点は、それが比較的少量の電解質を含み、それが液体の漏れを防ぎ、それが材料の寿命を短くすることである。

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上:ポリマー構造と回収された材料の5倍の伸縮。下:カットされたサンプルの再構成

テストの結果、材料は元の特性を維持しながら元の長さの30倍に伸ばすことができ、切開部は室温で24時間、摂氏50度でわずか6時間で完全に締め付けられることが示されています。さらに、材料が室温で回復し、二重延伸に耐えるには、5分で十分です。

科学者たちは、新しい材料の幅広い用途を期待しています。たとえば、機械的損傷後のロボットの再生、リチウムイオン電池の寿命の延長、医療や環境モニタリングで使用されるバイオセンサーの品質の向上などが可能です。

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