{{{sourceTextContent.title}}}

Dieses neue Supermaterial konnte künstlichen Muskeln ermöglichen

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Forscher bei Stanford University kombinierten ein Elastomer mit Metallionen, um eine Substanz herzustellen, die ein Tag in einem künstlichen Muskel der Selbstheilung benutzt werden könnte.

{{{sourceTextContent.description}}}

Wissenschaftler haben jahrelang versucht, einen künstlichen Muskel zu erfinden, der sich heilt. Jetzt hat ein Team bei Stanford University es-ein zuerst auf einem Gebiet getan, das für Jahrzehnte entwickelt wird.

Zuerst jedoch fand Gastdozent Cheng-Hui Li dass 1 Zoll. Elastomer, das er gerade synthetisiert hatte, könnte mehr als 100. — mehr als zweimal die Länge Zoll ausdehnen, dass die festklemmende Maschine des Labors behandeln könnte. Normalerweise konnte diese Art des Materials zwei bis dreimal seine ursprüngliche Länge, entsprechend einer Aussage von Stanford nur ausdehnen.

Dann entdeckte das Team, dass das Material bei den Temperaturen sich heilen könnte, die so kalt sind wie ein Handelstiefkühlraum, selbst wenn die geschädigten Stücke für Tage gealtert hatten. Schädigende Polymere erfordern gewöhnlich ein Lösungsmittel oder eine Wärmebehandlung, ihre Eigenschaften wieder herzustellen.

Ein Artikel in Nature Chemistry beschreibt, wie das Team, geführt von Industriechemieprofessor Zhenan Bao, das Material machte und wie es funktioniert. Die Auswirkungen für seine Aussichten umfassen eine neue Generation der tragbaren Elektronik oder medizinische Implantate, die eine lange Zeit dauern würden, ohne repariert zu werden oder ersetzt werden, entsprechend der Universität.

Das Team glaubt dass Fortschritte im chemischen Verpfändungsprozeß, der als die Querverbindung bekannt ist, der neuen extremen das Ausdehnen und Selbstheilungseigenschaften des Materials zu erklären. Die Querverbindung, die miteinbezieht, lineare Ketten von verbundenen Molekülen anzuschließen in ein Fischnetz-ähnliches Muster, hat vorher eine zehnfache Ausdehnung in den Polymeren erbracht.

Das Team schuf eine Reihe Strukturen nannte Ligands von den organischen Molekülen, die zu den kurzen Polymersträngen in ihrer Querverbindung befestigen. Die Ligands verbanden, um die längeren, Frühling ähnlichen Polymerketten zu bilden. Sie addierten Metallionen, die chemisch zu den Ligands angezogen werden. Wenn das Material belastet wird, lösen sich die Knoten und lassen die Ligands sich trennen. Aber, wenn sie entspannt wird, zieht die Affinität zwischen den Metallionen und den Ligands das straffe Fischnetz. Das Ergebnis ist ein starkes, stretchable und selbst-reparierend Elastomer, entsprechend der Universität.

„Jedes Metallion bindet an mindestens zwei Ligands, also, wenn ein Ligand weg auf einer Seite bricht, das Metallion noch wird an einen Ligand auf der anderen Seite,“ Bao erklärte in der Aussage angeschlossen möglicherweise. „Und wenn der Druck freigegeben wird, kann das Ion mit einem anderen Ligand bereitwillig wieder anschließen, wenn es ist nah genug.“

Indem es die Menge oder die Art des Metalls sich unterschied, fand das Team, dass sie das Polymer einstellen konnten, um zu sein stretchier oder schneller zu heilen. Für die Version, die die Grenzen der Messmaschine überstieg, verringerten sie das Verhältnis von Eisenatomen auf die Polymere und die organischen Moleküle.

Dann fanden sie, dass das Metall-zusätzliche Polymer in Erwiderung auf ein elektrisches Feld zucken könnte. Ein kurzes Video bereitgestellt von den Hochschulshows, wie es funktioniert. Das Team wird arbeiten an, wie man den Abschluss erhöht, zu dem das Material erweitert und Vertrag abschließt und es genau steuert, damit es ein Tag als künstlicher Muskel benutzt werden könnte.

„Das Ziel war nicht, den besten künstlichen Muskel herzustellen, aber neue Materialien eher entwickeln, Regeln für die stretchable und Selbstheilungsmaterialien zu entwerfen,“ erklärte Bao in einem Bericht in der Wissenschaft. „Künstlicher Muskel ist eine mögliche Anwendung für unsere Materialien.“

Andere Forscher sind an den Arbeitsmaterialien hart gewesen, die künstlichen Muskel und Selbstheilungsknochen enthalten konnten. Ein Team an der Northwestern-Universität entwickelt ein Polymer, das die steifen und weichen Nanoskalafächer hat und ermöglicht es, Gegenstände anzuheben. Das Material konnte möglicherweise benutzt werden, um Drogen, Biomoleküle oder andere Chemikalien zu liefern. Darüber hinaus könnte es verwendet werden, um die Materialien zu schaffen, die zur selbst-Reparatur fähig sind.

Forscher bei University of Michigan haben einen Polymerbereich hergestellt, der ein spezifisches Molekül liefert, um Wunden zu entbeinen, um ihnen zu helfen zu heilen.

Bao arbeitete bereits an dem Herstellen der künstlichen Haut, die möglicherweise benutzt würde, um etwas sensorische Fähigkeiten zu den Leuten mit prothetischen Gliedern wieder herzustellen. Ihr Team schuf vorher flexibles, aber die zerbrechlichen Polymere, verziert mit Druck-Sensoren, um den Unterschied zwischen einem Händedruck und einer Schmetterlingslandung zu ermitteln, die Universität sagten.