Ač v novém materiálu převládá voda, je pružný a pevný

Věda a technika
8. 9. 2012 09:00
Hydrogel lze roztáhnout až na 21násobek jeho původní délky.
Hydrogel lze roztáhnout až na 21násobek jeho původní délky.

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.

Hydrogel lze natahovat, aniž by praskl, i když do něj vědci vyřízli otvor (vpravo).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.

Nový hydrogel (vpravo) kombinuje vlastnosti polyakrylamidu (vlevo) a alginátu (uprostřed).

Autor: - von -Foto: Nature, Jeong-Yun Sun

Další čtení

Kalmar Mediterranean - menší příbuzný kalmara Hamiltonova

Vědci natočili největšího hlavonožce světa. Dorůstá velikosti auta

Věda a technika
17. 4. 2025
ilustrační foto

Vědci možná objevili mimozemský život. Mají jistotu "jen" 99,7 procent

Věda a technika
17. 4. 2025
ilustrační foto

Čeští vědci: Zarostlá rumiště ve městech chrání zvířata i rostliny. A chladí vzduch

Věda a technika
15. 4. 2025

Naše nejnovější vydání

TÝDENInstinktSedmičkaINTERVIEWTV BARRANDOVPŘEDPLATNÉ