И никаких шрамов. Роботы смогут получить самовосстанавливающуюся искусственную кожу

Терминатор выглядел как человек, но на его коже оставались отверстия от пуль. Как же сделать искусственную кожу, которая сможет восстанавливать себя также как человеческая? Изобретённый учёными гидрогель на основе переплетённых нанопластин восстанавливает себя за сутки и открывает дорогу к тому, чтобы роботы выглядели как люди.

Не нужно ходить далеко, чтобы наткнуться на какой-либо гель — их немало вокруг, от косметики до еды или частей нашего собственного тела. Человеческая кожа является одной из последних и обладает уникальными характеристиками, которые сложно воссоздать: в ней соединены прочность и гибкость, и при этом она способна восстанавливаться после повреждения. И до недавнего времени искусственные гели могли обладать лишь первой парой этих свойств.

Исследователи из Университета Аалто и Байрпроверойтского университета смогли решить задачу преодоления этих ограничений, создав гибкий, но при этом прочный и (что важнее всего) самовосстанавливающийся гидрогель — настоящую веху в области материаловедения, открывшую новые перспективы в области заживления ран, мягкой робототехники, искусственной кожи и доставки лекарств.

Чтоб добиться таких характеристик у твердого гидрогеля, ученые воспользовались тончайшими, наноразмерными пластинами полимера, которые сформировали плотную сеть — это сделало гидрогели более прочными. Учёные добавили порошок мономеров в воду, в которой уже находились вышеупомянутые нанолисты, после чего отправили полученную смесь под ультрафиолетовую лампу, свет которой вынудил отдельные молекулы соединиться друг с другом и образовать твёрдый и при этом упругий гель.

Новаторский подход в значительной степени основан на взаимодействии полимеров. Ключом тут является запутывания между собой тонких слоёв полимеров, которые начинают вести себя подобно крошечным нитям. И на молекулярном уровне эти нити чрезвычайно подвижны — при повреждении они снова спутываются и формируют прочную конструкцию.

Процесс самовосстановления происходит очень быстро. Порезанный гидрогель восстанавливается на 80-90% в течение первых часов, а полное восстановление занимает порядка суток. Гидрогель состоит примерно из 10 000 слоев нанолистов в образце всего лишь миллиметровой толщины и это позволяет ему обрести твёрдость, сравнимую с кожей человека, но при этом еще и при этом растягиваться.

После дальнейшего развития и исследований в коммерческих целях из этого исследования можно получить пользу для самовосстанавливающихся синтетических тканей, гибких роботов с защитными внешними слоями и медицинских материалов, способных самостоятельно устранять повреждения.

Источник: Nature Materials