Nauka
Sada čitate
Da li nam stiže samoizlečiva plastična „koža“?

Ljudska koža je specijalan materijal. Ona mora da bude fleksibilna, kako se ne bi cepala svaki put kada njen „korisnik“ stisne pesnicu. Ona mora da bude osetljiva na stimulanse kao što su dodir i pritisak – koji se mere električnim signalima, pa mora da provodi elektricitet. I najvažnije, kako bi preživela habanje kojem je izložena svaki dan, mora da bude sposobna da sama sebe popravlja. Sada izgleda da su istraživači u Kaliforniji uspeli da dizajniraju sintetičku verziju kože – fleksibilan, električno provodljiv, samoizlečiv polimer.

U pitanjue je rezultat deceniju dugog mini buma u takozvanoj epidermalnoj elektronici – razvoju električnih kola koja su dovoljno tanka i fleksibilna da mogu da se zakače za kožu (na primer za proizvodnju nosivih monitora srčanog ritma) ili da omoguće osetljivost protetskim udovima nalik onoj koju ima koža. Glavni problem je bio taj što je silicijum, osnovni materijal elektronske industrije, previše krt. Iz tog razloga različite istraživačke grupe su ispitivale načine za proizvodnju fleksibilnih elektronskih senzora.

Za to vreme hemičari su postali sve zainteresovaniji za samoizlečive polimere. To možda zvuči kao naučna fantastika, ali je nekoliko istraživačkih grupa uspelo da proizvede plastiku kod koje je moguće spojiti isečene ivice ako se materijal zagreje, osvetli ili ako se krajevi samo prislone jedan na drugi. 2008. godine istraživači na ESPCI ParisTech (Institucija visokog obrazovanja za industrijsku fiziku i hemiju grada Pariza) prikazali su specijalno dizajniranu gumenu smesu koja je mogla da obnovi svoja mehanička svojstva nakon višestrukih oštećenja i zalečenja.

Hemijski inženjer Zenan Bao (Zhenan Bao) sa Univerziteta Stenford u Palo Altu, Kalifornija, i njegov istraživački tim kombinovali su dva koncepta i proučavali potencijal samoizlečivog polimera u epidermalnoj elektronici. Međutim, svi samoizlečivi polimeri su se do sada pokazli kao slabo električno-provodljivi što ih ne čini preterano korisnim za konstruisanje električnih senzora. U članku koji je objavljen u časopisu Nature Nanotechnology istraživači su naveli da su povećali provodnost samoizlečivog polimera dodavanjem atoma nikla. Time su omogućili elektronima da „preskaču“ između atoma metala. Polimer je osetljiv na primenjene silu, kao što su pritisak i torzija, pošto takve sile menjaju razmak između atoma nikla čime se otežava preskakanje elektrona između atoma i menja električna otpornost polimera.

Kako bi demonstrirali da se mehanička i električna svojstva materijala mogu obnavljati na početne vrednosti i nakon višestrukih oštećenja i zalečenja, istraživači su potpuno presekli polimer skalpelom. Zatim su isečene ivice držali spojene i nakon 15 sekundi mogli su da konstatuju da je uzorak povratio 98 procenata svoje originalne provodnosti. I što je najvažnije, kao i gumena smesa grupe sa ESCPI-ja, polimer stenfordskog tima mogao je iznova da se seče i spaja.

„Mislim da je u pitanju veliki prodor“, izjavio je Džon Boland (John J. Boland), hemičar sa CRANN instituta za nanonauke pri Triniti Koledžu u Dablinu. „Po prvi put smo videli materijal koji kombinuje i mehaničko i električno samoizlečenje“. On je, ipak, skeptičan po jednom pitanju: „Specijalnim skalpelom je moguće veoma precizno raseći materijal izbegavajući znatne lokalne mehaničke deformacije oko rane.“ Boland pretpostavlja da bi mehanička tenzija kod koje bi došlo do razvlačenja materijala i stvaranja velikog ožiljka mogla sprečiti njegovo potpuno samozaceljenje.

U ovom trenutku Bao i njegov tim rade na polimeru koji bi još više ličio na ljudsku kožu. „Mislim da bi bilo veoma zanimljivo ako bi uspeli da samozaceljivu kožu učinimo elastičnijom“ istakao je Bao „pošto ona, iako je sada fleksibilna, ne može da se razvlači. To je nešto ka čemu težimo u razvoju sledeće generacije samoizlečive kože.“

Izvor: Science