Fantastický hydrogel
Ač v novém materiálu převládá voda, je pružný a pevný

Hydrogely, tedy pevné polymery rozpuštěné ve vodě, kterou na sebe ve velkém objemu vážou, nepatří k nejodolnějším materiálům. Novinka představená odborníky z Harvardu představuje výjimku. Mohla by najít využití například jako náhrada chrupavek v kloubech nebo jako součást umělých svalů v robotice.

Film z hydrogelu tvořeného z 90 procent vodou, o němž jeho autoři informují v časopise Nature, se dokáže natáhnout na jednadvacetinásobek své původní délky, aniž by praskl. Dokonce i když v něm vědci žiletkou udělali dva centimetry široký otvor, trhlina se při natažení filmu nerozšiřovala do stran a materiál se přetrhl teprve poté, co dosáhl sedmnáctinásobku původní délky. Tenký film udrží i kovovou kouli, která na něj dopadne z výšky.

Trik spočívá v kombinaci dvou druhů gelů s odlišnými chemicko-fyzikálními vlastnostmi. Prvním je polyakrylamid používaný pro výrobu kontaktních čoček. Ten vytváří pravidelnou mřížovitou strukturu spojenou pevnými kovalentními vazbami. Druhým je alginát - výtažek z chaluh používaný jako zahušťovadlo v potravinářství. V něm jsou polymerní řetězce orientované do různých směrů a mezi sebou jsou propojeny přes ionty vápníku slabými iontovými vazbami.

Kombinace obou materiálů dodává novému hydrogelu unikátní vlastnosti. Tlak se v něm rozprostírá do mnohem větší plochy než u jiných materiálů, takže místo, které je přímo namáháno, se o zátěž dělí se širokým okolím.

Některé iontové vazby se v tahu sice přeruší a jednotlivé řetězce se od sebe mírně oddálí, ale kovalentní vazby udrží celou strukturu pohromadě. Když tlak povolí, vazby se opět obnoví a materiál si díky tomu uchovává své vlastnosti i po mnoha cyklech namáhání.

Materiál je navíc biokompatibilní, což dále zvyšuje naděje na jeho budoucí využití v medicíně coby náhrady pružných a silně namáhaných tkání.