Рубрики Гидрoгeли, мaтeриaлы, сoстoящиe в oснoвнoм из вoды, имeют бoльшoй пoтeнциaл иx испoльзoвaния в сaмыx рaзличныx oблaстяx, нaчинaя с прoизвoдствa ювeлирныx изделий и до изготовления мягких роботов. Однако, практическое применение гидрогелей был ограничен их низкой прочности. Недавно группа исследователей из университета Хоккайдо завершила разработку нового гидрогелевого материала, армированного тканью, сотканной из мягкого волокна. В результате этого показатель прочности нового материала в пять раз больше, чем показатель сопротивления из углеродистой стали.
Композиционных материалов, известных человечеству уже не одно тысячелетие, потому что принципы их довольно просты. Примером этого являются обычные кирпичи, которые раньше не взрослых в высокотемпературных печей, и состоял из глины, смешанной с соломой в качестве наполнителя.
Давайте вернемся к гидрогелям. Эти материалы состоят из длинной цепочки гидрофильные полимерные материалы. Благодаря этому, в объем такой материал может содержать до 90% воды. В большинстве гидрогели не могут похвастаться ни силы, ни стабильности. Однако, добавление к гидрогелю маленьких стеклянных волокон превращается в гидрогель в прочный, гибкий и эластичный материал.
Больше сопротивление армированного волокна гидрогелевые-можно получить в результате формирования динамических ионных связей между молекул гидрогеля и клетчатки. В данном случае ученые использовали гидрогель на основе полиамфолита (polyampholyte) и стекловолокна, диаметром около 10 мкм.
В результате армирования материал был в 25 раз более прочный, чем простой стекловолоконная ткань, сотканная, такие как волокна. По сравнению с чистой гидрогелю сопротивление нового материала было доказано сотни раз больше, и, как упоминалось выше, прочность композитного гидрогеля была выше прочность стали в пять раз. Приведенные здесь данные не были получены путем прямых измерений сопротивления, они основаны на измерении количества энергии, необходимой для разрушения структуры материала.
«Из армированного стекловолокна гидрогель состоит из воды на 40%. Однако, такой материал остается полностью безвредным для окружающей среды», — говорит доктор Жиан Пинг-Гун (Д-р Цзянь Пинг Гун), — «из-За высокой механической прочности и ряда других свойств, новый материал имеет широкую область применения. Он может быть использован, чтобы сделать искусственных связок и сухожилий, которые, в силу сопротивления материала, сможет выдерживать большие физические».