Inteligentny plastik. Materiał zainspirowany żywymi organizmami

Tworzywo sztuczne o właściwościach żywego organizmu zostało stworzone przez naukowców z University of Texas w Austin. Podobieństwo materiału do struktury biologicznej wyraża się w tym, że miejscami materiał jest sztywny i twardy, a miejscami miękki i elastyczny.

Jest to pierwsza tego typu substancja, w której można kontrolować krystalizację materii przy pomocy światła jako inicjatora zmiany właściwości fizycznych. Może być to rewolucyjna zmiana dla elektroniki noszonej na ciele oraz dla komponentów do budowy robotów.

Naukowcy od dawna inspirowali się biologicznymi stworzeniami przy tworzeniu materiałów syntetycznych. Żywe organizmy z łatwością łączą w swoich strukturach wytrzymałość i elastyczność.

Przy tworzeniu polimerów zachodzi jednak trudność, bo mieszanki materiałów syntetycznych często rozpadają się i rozrywają w miejscach połączeń. Zawodność jest tym większa, jeśli właściwości mechaniczne dwóch materiałów są bardzo od siebie odmienne.

Teksańscy uczeni zaczęli od monomeru, który łącząc się w większe bloki budulcowe tworzy polimer podobny do tego, który znamy z powszechnych plastikowych wyrobów.

Następnie przetestowali dogłębnie tuzin katalizatorów, które po dodaniu do polimeru zmieniają jego właściwości fizyczne, by wreszcie natrafić na taki, który pod wpływem ekspozycji na światło widzialne daje semikrystaliczny materiał podobny do syntetycznego kauczuku. 

W obszarach dotkniętych światłem ten sam polimer staje się bardziej twardy i sztywny, a elastyczny i miękki w obszarach nieoświetlonych. Polimer zachowuje przy tym wytrzymałość, bo pozostaje to jeden materiał, pozbawiony łączeń.

Daje jej to dużo większą rozciągliwość i odporność na naprężenia mechaniczne niż większość mieszanych kompozytów. Reakcja zachodzi w temperaturze pokojowej, przy użyciu tanich materiałów w bezpieczny dla środowiska sposób.

Naukowcy dążą do opracowania jak największej liczby zastosowań dla materiału. Obecnie sporządzają listę obiektów, które mogą zyskać na użyteczności poprzez zastosowanie materiału będącego jednocześnie miękkim i twardym. 

Zespół rekomenduje użycie stworzonego przez siebie polimeru jako elastycznej podstawy do zakotwiczenia elementów elektronicznych w urządzeniach medycznych lub takich, które przeznaczone są do noszenia na powierzchni ciała.

Właściwości te mogą być też pożądane w robotyce, gdzie od wielu precyzyjnych części mechanicznych wymaga się dużej trwałości, która w połączeniu z elastycznością zwiększy możliwości na przykład ruchomych ramion lub układów ruchowych dla maszyn kroczących.