Из нового материала можно напечатать на 3D-принтере объекты, которые обладают необычной мягкостью и эластичностью – механическими свойствами, очень похожие на свойства тканей человека, сообщают учёные в журнале Science Advances. Новость появилась на сайте Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (США).
Обычные эластомеры, то есть каучуки, резина, жестче, чем многие биологические ткани. Это связано с размером и формой составляющих их полимеров, которые представляют собой длинные линейные молекулы, которые легко слипаются, как переваренные спагетти. У новых же полимеров есть дополнительные полимеры, прикрепленные к линейной основе, что позволяет создать структуру, более похожую на щетку для бутылок, которую мы можем найти на своей кухне. Полимерная структура «щеток для бутылок» дает возможность получить чрезвычайно мягкие эластомеры.
В такую структуру полимеры складываются еще на наноуровне. Материал сначала находится в полутвердом состоянии и сохраняет свою форму, как масло или зубная паста, но когда на него воздействуют давлением, он разжижается и становится настолько мягким, что его можно выдавливать через шприц. Команда использует это свойство, чтобы создать чернила для 3D-печати. Исследователи могут настроить поток материала при разном давлении, чтобы получить чернила в соответствии с желаемыми условиями обработки.
После того, как объект напечатан, на него направляют ультрафиолетовый свет, чтобы активировать сшивающие агенты, которые ученые синтезировали и включили в состав чернил. Сшивающие агенты могут связывать близлежащие полимеры, в результате чего получается сверхмягкий эластомер. В этот момент материал становится прочным – он больше не будет размягчаться под давлением – и эластичным.
«Модуль упругости нашего материала в тысячу раз меньше, чем у резиновой ленты, – отмечают авторы работы. – Он супермягкий: на ощупь очень похож на человеческую ткань. Он может растягиваться, становясь длиннее примерно в три-четыре раза».
Из новых сверхмягких эластамеров можно создавать биомиметические ткани и высокочувствительные электронные устройства: сенсорные панели, датчики и приводы. Также из них можно печатать биосовместимые имплантаты, которые уменьшат риск воспаления и отторжения со стороны организма, так как механические свойства имплантата будут соответствовать естественной ткани.
[Иллюстрация: ISABELLE CHABINYC]
