Роботы, способные к самовосстановлению, могут восстанавливаться после повреждений без помощи человека.

Ученые разработали гидрогель, который имитирует человеческую кожу, сочетая в себе прочность, гибкость и способность к самовосстановлению.

Созданный исследователями из Университета Аалто и Университета Байройт, этот материал способен восстановить 80-90% разрезов всего за четыре часа и полностью зажить в течение 24 часов, что является значительным прорывом в материаловедении

Инновационный дизайн гидрогеля основан на сверхтонких глинистых нанолистах, которые создают плотную полимерную сетку, увеличивая его прочность, сохраняя при этом способность к самовосстановлению. Исследователи достигли этого, смешав мономерный порошок с водой, содержащей нанолисты, и облучив раствор УФ-светом.

«УФ-излучение от лампы приводит к связыванию отдельных молекул, в результате чего все становится эластичным телом — гелем,» объяснила Чень Лиан, одна из авторов исследования, как сообщается на Interesting Engineering.

Ключ к самовосстанавливающейся способности гидрогеля заключается в переплетении его полимеров. «Переплетение означает, что тонкие слои полимера начинают закручиваться друг вокруг друга, как маленькие клубки шерсти, но в случайном порядке», — сказал Хан Жан из Университета Аальто, как сообщается на Eurekalert.

«Когда полимеры полностью переплетены, они становятся неразличимы друг от друга. На молекулярном уровне они очень динамичны и подвижны, и когда вы их разрезаете, они начинают снова переплетаться», — добавил он.

Образец гидрогеля толщиной в один миллиметр содержит около 10 000 слоев нанолистов, что делает его таким же жестким, как человеческая кожа, сохраняя при этом гибкость. Быстрое самовосстановление и долговечность материала делают его перспективным кандидатом для применения в искусственной коже, мягкой робототехнике и биомедицинских технологиях.

«Эта работа является захватывающим примером того, как биологические материалы вдохновляют нас искать новые комбинации свойств для синтетических материалов. Представьте себе роботов с прочной, самовосстанавливающейся кожей или синтетические ткани, которые самостоятельно восстанавливаются», — сказал Олли Иккала из университета Аалто, как сообщается на Eurekalert.

«Это тот вид фундаментального открытия, которое может обновить правила дизайна материалов», — добавил он.

Синтетические глинистые нанолисты, использованные в гидрогеле, были разработаны профессором Йозефом Бреу в Университете Байройта. Исследование, опубликованное в Nature Materials, представляет собой значительный шаг в сторону материалов, вдохновленных биологией, которые могут преобразовать множество отраслей, от заживления ран до доставки лекарств и робототехники.

Хотя приложения в реальном мире все еще находятся в стадии разработки, потенциал этой технологии огромен.

Ученые считают, что с дальнейшими улучшениями, самовосстанавливающиеся синтетические ткани, гибкие роботизированные кожи и медицинские материалы с автономными возможностями ремонта могут в скором времени стать реальностью.