Żele jonowe to rewolucyjne materiały

Stworzono żele jonowe o niesamowitych właściwościach. Są rozciągliwe, a przy tym wytrzymałe

Naukowcy stworzyli nowe materiały, które są bardzo rozciągliwe, a przy tym niezwykle wytrzymałe. Poznajcie żele jonowe.

Zespół uczonych z Uniwersytetu Stanowego Karoliny Północnej stworzył żele jonowe, które są prawie 70% ciekłe, ale jednocześnie wykazują niezwykłe właściwości mechaniczne. Są twarde – co oznacza, że potrafią rozproszyć dużą ilość energii podczas odkształcania, dzięki czemu trudno je złamać. Są jednocześnie łatwe do wytworzenia i można je wytworzyć metodą druku 3D.

Potrzebujemy materiałów, które można odkształcać, ale jednocześnie trudno złamać lub rozerwać. Natura jest w tym dobra, wystarczy pomyśleć o chrząstce jako przykładzie. Jednak inżynieria materiałów syntetycznych o takich właściwościach była trudna, co sprawia, że nasza praca tutaj jest bardzo interesująca.

Michael Dickey z Uniwersytetu Stanowego Karoliny Północnej, główny autor badania

Aby stworzyć żele jonowe, naukowcy zaczęli od monomerów kwasu poliakrylowego (stosowanego w pieluchach dla niemowląt) i poliakrylamidu (stosowanego w soczewkach kontaktowych) i skopolimeryzowali je w roztworze cieczy jonowej przy użyciu światła ultrafioletowego.

Czytaj też: Jak powstają i rozprzestrzeniają się pęknięcia? Nowe badania mogą pomóc opracować materiały przyszłości

Hydrożele, czyli sieci polimerów zawierające wodę, są dość powszechne, np. soczewki kontaktowe. Ale żele jonowe mają pewne zalety w porównaniu z hydrożelami. Ciecze jonowe nie odparowują tak jak woda, więc nie trzeba się martwić, że żele jonowe wyschną. Są one również stabilne elektrycznie i termicznie oraz dobrze przewodzą prąd, co stwarza interesujące możliwości ich przyszłych zastosowań.

Michael Dickey

Żele jonowe stworzone przez zespół Dickeya wykazują właściwości samoregeneracji i pamięci kształtu. Można złączyć ze sobą dwa kawałki żelu jonowego, wystawić na działanie ciepła, a te odtworzą silne połączenie. W ten sam sposób żel jonowy można zdeformować, nadając mu tymczasowo nowy kształt, który po czasie wróci do pierwotnej formy. Pod wpływem temperatury 60oC proces ten trwa zaledwie kilkadziesiąt sekund.

Jesteśmy podekscytowani, że udało nam się stworzyć coś o naprawdę niezwykłych właściwościach, co można wykonać bardzo łatwo – przy użyciu powszechnie dostępnych polimerów. Właściwości żeli jonowych można dostosować do własnych potrzeb, kontrolując proporcje składników w procesie kopolimeryzacji. Współpracujemy już z jednym partnerem przemysłowym i jesteśmy otwarci na współpracę z innymi w celu opracowania zastosowań dla tej nowej generacji żeli jonowych.

Michael Dickey

Wyniki badań zostały opublikowane w Nature Materials.