Ученые из университета Калифорнии в Санта-Барбаре (США), под руководством Меган Валентайн (Megan Valentine), «вдохновившись» примером мидий, создали новый сверхпрочный материал. Статья об этом достижении вышла в журнале Science.
Морские мидии прикрепляются к подводным камням чрезвычайно надежно: их не в силах сорвать с места никакой шторм. Секрет такой цепкости — в вырабатываемом ими особом полимерном материале, внутренняя структура которого скреплена одновременно ковалентными связями между атомами и ионными связями между молекулами. Получающееся вещество одновременно эластично и прочно на разрыв.
Ученые уже некоторое время работают над созданием аналогичных искусственных материалов. Самый перспективный метод заключается в присоединении особых отрицательно заряженных химических групп, катехолов, в нити гелеобразных полимеров, уже имеющим внутри себя ковалентные связи. Затем полимер насыщают положительно заряженными ионами железа (Fe), которые образуют связи с несколькими соседними катехолами, «сшивая» нити полимера между собой.
Этот метод до сих пор имел один существенный недостаток: синтез таких полимеров происходил в водной среде, соответственно материал получался с самого начала набухшим от воды и к дальнейшему растяжению без разрывов был мало способен. Валентайн с коллегами решили исправить этот недочет, взяв за основу сухой гелевый полимер полиэтиленгликоль (ПЭГ).
Синтезировав ПЭГ, они присоединили к его нитям катехоловые группы, закрыв каждую из них еще одной химической группой-«колпаком», чтобы катехолы не реагировали с атмосферным кислородом. Прямо перед «сшиванием» нитей ПЭГ ионами железа, ученые удалили «колпаки», обработав материал кислотой.
Получившийся материал, как показали тесты, по прочности превосходит обычный полиэтиленгликоль в 100-1000 раз, и при этом способен растягиваться в несколько раз, поглощая значительную энергию. В перспективе, пишут авторы, возможно, его удастся еще и «научить» самостоятельно заращивать небольшие повреждения.
Хотя ранее уже были созданы еще более прочные материалы, разработанная калифорнийскими учеными методика очень перспективна. «Такое повышение прочности поразительно», — прокомментировал, например, материаловед Константино Кретон (Costantino Creton) из Высшей школы физико-химической индустрии в Париже (Франция). Вопрос, однако, в том, добавил он, будет ли методика так же хорошо работать и с другими полимерами, кроме ПЭГ.
Научная Россия регулярно пишет о разрабатываемых учеными новых материалах — например, об аналоге бумаги, способном выдержать до 40 циклов печати, или о материале, который можно переключать между отталкиванием и впитыванием воды.
