Ett team av molekylära ingenjörer vid Tsinghua University, i Kina, har utvecklat en ny typ av hydrogel som kan sträcka sig till 15 gånger sin ursprungliga storlek och sedan snäppa tillbaka till sin ursprungliga form. I deras studie, publicerad i tidskriften Science , modifierade gruppen processen som normalt används för att skapa hydrogeler för att producera en ny som är mycket mer elastisk.

Hydrogeler är kända för sin stretchighet - de kan dras som taffy eller ett gummiband. Men de flesta snäpper inte tillbaka till sin ursprungliga form särskilt bra, vilket gör dem stretchiga men inte elastiska. Dessutom kan de bara sträckas i en riktning.

För närvarande tillverkas hydrogeler i allmänhet genom att skapa föreningar med tvärbundna polymerer länkade av vattenmolekyler. I denna nya ansträngning försökte teamet i Kina förbättra egenskaperna hos en hydrogel genom att göra ändringar i tillverkningsmetoden.

För att skapa sin nya hydrogel modifierade forskargruppen standardmetoden genom att lägga till vad de beskriver som "pärlhalsbandskedjor" - polymerkedjor bildade i form av spolar och sammankopplade med hjälp av kolatomer. Sådana kedjor, fann de, kunde vecklas ut när de dras och spolas tillbaka när de släpps. För att skapa kedjorna tog teamet bort vattnet från en traditionell hydrogel, vilket tvingade de befintliga kedjorna att fästa vid sig själva och återställde sedan vattnet.

Forskarna fann att de kunde sträcka ett 30 cm prov upp till fem meter. När de släppte den krympte provet tillbaka till sin ursprungliga storlek och form på bara några sekunder. De föreslår att prover gjorda i skivform kan dras åt alla håll tills det ursprungliga provet är 100 gånger större än sin ursprungliga form, och sedan återgå till sin ursprungliga form när det släpps.

För att testa hydrogelens användning i allmänna applikationer byggde de robotgripare och använde dem för att försiktigt hantera ömtåliga föremål i deras labb. De fann att deras robot kunde plocka upp jordgubbar, som ett exempel, utan att orsaka blåmärken eller någon form av skada. De föreslår att deras nya hydrogel kommer att hitta många användningsområden i kommersiella tillämpningar.

Mer information: Lili Chen et al, En hyperelastisk hydrogel med en ultrastor reversibel biaxiell stam, Science (2024). DOI:10.1126/science.adh3632

Journalinformation: Vetenskap

© 2024 Science X Network