Hydrożel - mocniejszy od stali

Hydrożele wykazały znaczny potencjał we wszystkich znanych zastosowaniach od opatrunków do miękkich robotów. Poważnym ograniczeniem dla tego materiału był brak twardości - aż do teraz. Zespół naukowców z Uniwersytetu Hokkaido opracował nowy skład hydrożelu, który wzmocniony włóknami materiałów miękkich, tworzy materiał pięć razy mocniejszy od stali węglowej.

Materiały kompozytowe znane są od tysiącleci, a zasada ich wytwarzania jest bardzo prosta. I tak bardzo miękka substancja jak błoto w trakcie budowy prymitywnych domów dla wzmocnienia była mieszana ze słomą. Podobnie, w późniejszych czasach cegły wzmacniano dodatkami pokruszoną ceramiką lub muszlami itd. Współcześnie najlepszym przykładem są laminaty, gdzie wykorzystuje się włókna sztuczne lub naturalne wzmocnione żywicami polimerowymi.

Ten ostatni wymieniony sposób tworzenia materiałów kompozytowych jest bardzo podobny do metody wytwarzania hydrożelu wzmocnionego włóknami. Hydrożele są wykonane z hydrofilowych sieci polimerowych, które absorbują do 90 procent wody. Nie są one bardzo silne i trwałe, ale poprzez dodanie włókna szklanego naukowcy stworzyli mocny, giętki i rozciągliwy materiał.

Zdaniem twórców kompozyt hydrożelowy jest niezwykle silny. Dzieje się tak prawdopodobnie na skutek dynamicznych wiązań jonowych między włóknami i hydrożelem. W badaniach z użyciem żeli poliamfoterycznych i włókna szklanego (średnica włókna 10 mikrometrów) powstał materiał 25 razy twardszy niż klasyczny materiał z włókien szklanych, 100 razy twardszy niż hydrożele i pięć razy mocniejszy od stali węglowej.

Hydrożele wzmocnione włóknem są przyjazne dla środowiska. Materiał ma wiele potencjalnych zastosowań ze względu na jego niezawodność, wytrzymałość i elastyczność. Na przykład w medycynie może być stosowany jako sztuczne więzadła i ścięgna podlegające bardzo silnym naprężeniom nośnym.

Źródło:Hokkaido University