Інженери створили полімер, що розтягується у 40 разів без втрати міцності

Інженери Університету Вірджинії створили унікальну полімерну конструкцію, яка вирішує ключову проблему матеріалознавства – компроміс між жорсткістю та розтяжністю, дозволяючи матеріалам розтягуватися в 40 разів без втрати міцності.

З моменту винаходу вулканізованої гуми в 1839 році науковці шукали спосіб поєднати еластичність із високою міцністю в полімерних матеріалах. У традиційних полімерів ці характеристики взаємовиключні через залежність від кількості хімічних поперечних зв’язків: більше зв’язків забезпечують жорсткість, але зменшують еластичність. Інженери вирішили цю проблему, запропонувавши нову молекулярну структуру.

Структура нового полімеру нагадує йоржик для пляшок: центральний стрижень забезпечує міцність і здатний складатися, як гармошка, а бічні гнучкі ланцюги надають матеріалу розтяжності. Коли полімер розтягується, приховані ділянки молекул розкручуються, зберігаючи міцність навіть за значного подовження. Водночас жорсткість матеріалу регулюється завдяки гнучкості бічних ланцюгів, що дозволяє створювати матеріали з різноманітними властивостями.

Ця конструкція надзвичайно універсальна: модифікуючи склад бічних ланцюгів, можна налаштовувати полімер під різні умови використання. Наприклад, матеріали, які залишаються еластичними за низьких температур, або біосумісні гелі для медичних імплантатів. Така гнучкість робить матеріал ідеальним для широкого спектра застосувань – від м’якої робототехніки до гнучкої електроніки, медичних пристроїв і протезів.

Окрім виняткових механічних властивостей, полімери цієї конструкції можуть бути адаптовані до 3D-друку. Інтеграція функціональних частинок у структуру дозволяє створювати матеріали, які проводять електрику, реагують на світло або мають магнітні властивості. Це відкриває перспективи для створення інноваційних матеріалів у сферах побутової техніки, транспорту, медицини та електроніки.

Це відкриття не лише усуває одне з основних обмежень у матеріалознавстві, а й створює нові можливості для інженерів. Завдяки такій гнучкій молекулярній конструкції майбутнє інноваційних матеріалів стає значно ближчим.