Szupernyúlós és -erős anyagot állítottak elő kutatók

Eredeti hossza hússzorosára szakadás nélkül nyújtható, ennek ellenére erős hidrogélt hoztak létre a Harvard Egyetem anyagkutatói.

Zhigang Suo kollégáival olyan polimert állított elő, amely nagy mennyiségű vizet képes magába szívni, így hozva létre a 90 százalékos víztartalmú hidrogélt. Az új anyagot a Nature tudományos magazin legfrissebb számában mutatták be.

Hidrogéleket korábban is készítettek, de azok általában könnyen elszakadtak. A jelenlegi legerősebb hidrogéleket például lágy kontaktlencsék gyártásához használják fel, de ezen túlmenően szükség lenne az anyagra mesterséges szervek növesztéséhez is olyan vázakra, melyekre az őssejtek ráépülhetnek – vagy akár porcokat is helyettesíthetnének vele.

Az új hidrogél két polimerből, alginátból és poliakrilamidból készült. Mindkét polimer hálózatot alkot, de különböző kémiai kötéseket alkalmaz ehhez: az alginát molekulái ionos kötéssel kapcsolódnak egymáshoz, míg a poliakrilamidban erősebb, kovalens kötések vannak. Ez a kettősség adja az új hidrogél különleges tulajdonságát.

Amikor a gélt nyújtják, megütik vagy csavarják, akkor az ionos kötések elszakadhatnak, majd újjáalakulhatnak az anyag teljes kiterjedésében, így oszlatva szét az erőhatást, amely érte a tárgyat. Eközben kevesebb kovalens kötés szakad fel, ami előny, hiszen e kötések megszűnése visszafordíthatatlan. A megmaradó kovalens kötések összetartják az anyagot, ez teszi lehetővé, hogy az erőhatást követően visszanyerje a tárgy az eredeti formáját.

Külön-külön mindkét polimer képes hidrogélt létrehozni, ám amikor összekeverik őket, az így kialakuló anyag sokkal erősebbé válik, mint a kiinduló anyagok bármelyike. Az új anyag elszakításához körülbelül 9 ezer joule munkára van szükség négyzetméterenként, amennyi a természetes gumi eltépéséhez is kell. A gél eredeti hossza hússzorosára is nyújtható anélkül, hogy elszakadna, kézzel el sem lehet tépni.

Demonstrációs videójukban a kutatók egy nagyméretű fémgolyót ejtenek magasból a kifeszített hidrogélre, amelyről nyom nélkül egyszerűen visszapattan a golyóbis.