Создан материал, который растягивается в 47 раз и показывает повреждения сменой цвета

Исследовательская группа из Тайваня разработала инновационный полиуретановый гель, способный менять цвет при механическом напряжении или изменении температуры. Материал демонстрирует исключительную эластичность, выдерживая растяжение до 4600% от исходного размера без разрушения, и обладает прочностью 142 МДж/м³, что в 2,6 раза превышает показатели аналогичных гелей без специальной молекулярной структуры.

Ключевой особенностью разработки стало использование механически связанных молекул ротаксанов, представляющих собой кольцеобразные структуры, способные скользить по молекулярному «стержню». Эти молекулы соединены в гирляндоподобные цепочки, функционирующие как микроскопические пружины. К ротаксанам исследователи присоединили флуоресцентный элемент DPAC, который меняет цвет с оранжевого на синий при ограничении подвижности.

Для усиления структуры геля использованы нанокристаллы целлюлозы, которые не только повышают прочность, но и обеспечивают самовосстановление материала за счёт образования обратимых водородных связей. При повреждении гель способен восстанавливаться при комнатной температуре в течение нескольких часов, а при небольшом нагреве процесс происходит значительно быстрее.

Двойная сенсорная функция материала позволяет визуально отслеживать как механическое напряжение, так и температурные изменения. При растяжении или охлаждении гель приобретает синий оттенок, а при нагревании или в расслабленном состоянии — оранжевый.

Исследование опубликовано в научном журнале Advanced Functional Materials. Разработка открывает новые возможности для создания носимых устройств, компонентов мягкой робототехники, искусственной кожи и биомедицинских имплантатов с функциями самодиагностики и самовосстановления.

Источник: Interestingeng Iineering