ساخت ماده ای جادویی با تلفیق پوشک و لنز
به گزارش سیناپرس، مخلوط کردن اجزای پوشک کودک و لنزهای چشمی در یک ظرف مایع، تابش نور بر روی آن و امید به تولید یک ماده جادویی جدید به نظر می رسد مانند فیلم های هالیوودی یا ماجراهای شیطانی و نه علم واقعی باشد اما این تقریباً چیزی است که محققان را به سمت ساخت مواد جدید قابل توجهی سوق داد که فوق العاده سخت و انعطاف پذیر هستند.
محققان می گویند که این مواد از غضروف سخت تر، فوق العاده کشدار و ارتجاعی بوده و توانایی خود ترمیمی دارند. این مواد جدید که در دسته وسیع تر یونوژل‌ها قرار می گیرند، خواص مکانیکی خود را علیرغم اینکه تقریباً ۷۰ درصد مایع هستند، حفظ می کنند.
این مواد مربوط به هیدروژل ها می شوند که شبکه های پلیمری مشابهی هستند که به جای مایعات یونی حاوی آب هستند. هیدروژل ها مواد نرم و شفافی هستند که می توانند حجم زیادی از مایع را بدون از دست دادن یکپارچگی ساختاری خود در خود نگه دارند و این خاصیت باعث می شود در محصولاتی مانند پوشک بچه بسیار مفید باشند. آنها نسبتاً رایج بوده و در مواردی مانند لنزهای چشمی و پانسمان زخم استفاده می شوند.
دکتر مایکل دیکی (Michael Dickey) یکی از پژوهشگران این مطالعات و استاد مهندسی شیمی و بیومولکولی در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی، توضیح می دهد که با جایگزینی آب با نمک های مایع، یونوژل ها مجموعه ای از مزیت ها را نسبت به همتایان هیدروژل خود ارائه می دهند.
او می گوید: مایعات یونی مانند آب تبخیر نمی شوند، بنابراین لازم نیست نگران خشک شدن یونوژل باشید. به گزارش سیناپرس، یونوژل ها از نظر الکتریکی و حرارتی نیز پایدار هستند و الکتریسیته را به خوبی هدایت می کنند و فرصت های جالبی را برای کاربردهای آینده ایجاد می کنند.
برای ساخت مواد جدید، محققان با پلی اکریلیک اسید (هیدروژل مورد استفاده در پوشک) و پلی آکریل آمید (هیدروژل استفاده شده در لنزهای چشمی) شروع کردند. سپس آنها را در محلولی از مایع یونی قرار داده و در معرض نور ماوراء بنفش قرار دادند. کوپلیمر حاصل نه تنها دو مونومر، بلکه مایع یونی را که در آن غوطه ور شده بودند، با هم آمیخت.
دیکی می گوید: نتیجه نهایی به طور قابل توجهی بهتر از میانگین این دو ماده است. ژل به دست آمده قابلیت کشش پلی اکریلیک اسید را دارد و حتی از پلی آکریل آمید قوی تر است. از نظر چقرمگی، بهتر از غضروف است.
ژل خواص شگفت انگیز دیگری نیز دارد. دو قطعه از یونوژل را می توان در صورت قرار گرفتن در معرض گرما به یکدیگر و به صورت یک قطعه بدون درز به هم متصل کرد و به آن پتانسیل خود ترمیمی داد. به گزارش سیناپرس، همچنین دارای حافظه شکل است که می توان آن را به شکل های جدید تغییر شکل داد و سپس با گرم شدن به شکل اولیه خود بازگرداند. سرعت التیام یا بازگشت مواد به شکل اولیه را می توان از طریق دما کنترل کرد و تنها به ده‌ها ثانیه برای انجام این کارهای چشمگیر در دمای ۶۰ درجه سانتی‌گراد نیاز است.
علیرغم فرآیند غیرمعمولی که در ساخت آنها وجود دارد، محققان می گویند یونوژل ها به طرز باورنکردنی ساده ای هستند و حتی می توان آنها را به صورت سه بعدی پرینت کرد که یکی دیگر از ویژگی های مطلوب است.
دیکی در انتها می افزاید: ما از اینکه چیزی با ویژگی‌های واقعاً قابل توجه ساخته ایم هیجان زده هستیم چراکه می توان آن را بسیار آسان ساخت. ایجاد موادی که می توانند بدون پارگی تغییر شکل داده و کشیده شوند، یک هدف رایج در علم مواد بوده که دستیابی به آنها در آزمایشگاه دشوار است.
شرح کامل این ماده و خواص آن در آخرین شماره مجله تخصصی Nature Materials منتشر شده است.
مترجم: سامیه خسروی زاده
