U slučajnom otkriću, istraživači su stvorili novu klasu materijala nazvanih 'staklasti gelovi' koji su napola tekući, ali ih je teško razbiti.
Rastezljivi, neobično ljepljivi i sposobni za 'samozacjeljivanje' ako se zarežu, iznenađujuća svojstva ovih gelova potencijalno ih čine korisnima za širi raspon primjena od obično korištene plastike, koja je ili tvrda i krta ili mekana i lako se kida, piše Science Alert.
"Stvorili smo klasu materijala koje smo nazvali stakleni gelovi, koji su čvrsti poput staklastih polimera, ali – ako primijenite dovoljno sile – mogu se istegnuti do pet puta više od svoje izvorne dužine, umjesto da se slome", kaže Michael Dickey, naučnik za materijale na Državnom univerzitetu Sjeverne Karoline (NCSU).
No, kao i kod mnogih slučajnih naučnih otkrića, cilj nikada nije bio stvoriti potpuno novu klasu tvari, kaže Dickey za ScienceAlert.
"Naletjeli smo na te zanimljive materijale", kaže on, dok je istraživač NCSU-a Meixiang Wang eksperimentirao s ionogelima, materijalima napravljenim od polimera nabubrenog ionskom tekućinom koja provodi elektricitet.
Wang je pokušavao napraviti rastezljive, nosive uređaje koji bi se mogli koristiti u senzoru tlaka, drugim medicinskim uređajima ili robotici. Mijenjajući sastav, Wang je proizveo gel koji je isprva izgledao kao "običan komad prozirne, fleksibilne plastike" prije nego što je testiranje pokazalo da je vrlo tvrd - ali ne i krt kao druga uobičajena plastika.
"Kad smo shvatili da imaju izvanredna svojstva, zaronili smo u to kako bismo ih bolje razumjeli", kaže Dickey.
Staklasti gelovi izrađuju se pomoću ionske tekućine, koja je slična vodi, ali je u potpunosti sastavljena od nabijenih čestica, što joj omogućuje provođenje struje. Kada se pomiješa s prekursorom polimera, tekućina razdvaja polimerne lance, čineći materijal mekim i rastezljivim. U isto vrijeme, ione također snažno privlače polimerni lanci, sprječavajući njihovo odvajanje.
"Krajnji rezultat je da je materijal tvrd zbog privlačnih sila, ali se još uvijek može rastezati zbog dodatnog razmaka", objašnjava Dickey.
Staklasti gelovi se ne isušuju, iako se sastoje od između 50 i 60 posto tekućine, a testiranje je pokazalo da imaju "ogromnu" snagu loma i žilavost.
Materijal se također može 'samoizliječiti', reformirajući se ako se reže, i ima neku vrstu memorije koja omogućuje rastegnutom gelu da zadrži svoj oblik, samo da se skupi u svoj izvorni oblik kada se zagrije.
Iako neuobičajena, takva regenerativna svojstva nisu osobito nova , osobito u rastezljivim materijalima nalik gelu . Nedavno su naučnici uspjeli u puno težem zadatku izrade tipično krutih materijala, kao što su metali, staklo, solarni paneli i beton koji zacjeljuju kada napuknu. Ako se komercijaliziraju, materijali poput ovih, koji se mogu sami popraviti kada se oštete, mogli bi pomoći u smanjenju otpada u građevinarstvu, elektroničkoj i modnoj industriji.
Ali čudna kombinacija izuzetne prirode staklastih gelova je nešto što istraživači žele dalje istraživati.
"Možda je najintrigantnija karakteristika staklenih gelova koliko su ljepljivi", kaže Dickey. "Razumijemo što ih čini tvrdima i rastezljivima, ali možemo samo nagađati o tome što ih čini tako ljepljivima."
Očito je potrebno više testiranja i optimizacije 'gela' prije nego što se ovi gelovi mogu koristiti na bilo koji praktičan način, ali razmišljajući o potencijalnim primjenama, Dickey kaže da su čvrsti materijali koji provode struju (kao što to čini gel) korisni u baterijama.
Druge potencijalne upotrebe uključuju 3D ispis materijala sličnih plastici korištenjem jednostavnijih tehnika od obrade taljenjem – metode koja se trenutno koristi za proizvodnju komercijalne plastike od početnih smola. Ovaj proces često uključuje otpremu proizvoda u više objekata za svaki korak proizvodnje plastike, dok se staklasti gelovi mogu ubrizgati u kalup i očvrsnuti UV svjetlom.
Ali prije nego što krene prema primjeni, Dickey kaže da njegov tim želi bolje razumjeti osnove o tome kako se ti materijali formiraju i zašto se čini da postoji 'čarobni omjer' otapala i polimera koji stvara jedinstvena svojstva gelova.
"S obzirom na broj jedinstvenih svojstava koja posjeduju, optimistični smo da će ti materijali biti korisni", kaže Wang.
