Гидрoгeли, мaтeриaлы, сoстoит в oснoвнoм из вoды, имeют oгрoмный пoтeнциaл испoльзoвaния в рaзличныx oблaстяx, нaчинaя oт изгoтoвлeния ювeлирныx издeлий и дo изготовления мягких роботов. Тем не менее, практическое применение гидрогелей было ограничено их малой силой. Недавно группа исследователей из университета Хоккайдо завершил разработку нового гидрогелевого материала, армированные тканью, сотканной из мягких волокон. И в результате этого, процент прочности новый материал в пять раз выше, чем процент прочности углеродистой стали.
Композиционные материалы известны людям почти тысячелетие, потому что принципы их изготовления достаточно проста. Например, это обычные кирпичи, которые ранее не обжигались в высокотемпературных печах, и состоял из глины, смешанной с соломой в качестве наполнителя.
Назад к гидрогелям. Эти материалы состоят из длинных цепей гидрофильные полимерные материалы. Из-за этого объем этого материала может содержать до 90 процентов воды. В большинстве гидрогели не могут предложить ни силы, ни стабильности. Тем не менее, добавление в гидрогелю микроскопические волокна стекла гидрогель превращает в прочный, гибкий и эластичный материал.
Дополнительная прочность армированных волокном гидрогеля получается вследствие образования динамического ионных связей между молекул гидрогеля и волокна. В данном случае ученые использовали гидрогель на основе полиамфолита (polyampholyte) и стеклянного волокна, с диаметром около 10 микрометров.
В результате укрепление материал был в 25 раз более прочный, чем простой стекловолоконная ткань, сотканная из тех же волокон. В связи с чисто гидрогелю мощность нового оборудования было показано в сотни раз больше, и, как упоминалось выше, прочность композиционного гидрогеля была выше прочность стали в пять раз. Приведенные здесь данные не были получены из прямых измерений силы, основанные на измерении количества энергии, необходимой для разрушения структуры материала.
«Усиленное с стеклянным волокном гидрогель состоит из воды на 40 процентов. Тем не менее, этот материал по-прежнему является полностью безвредным для окружающей среды», — говорит доктор Жиан Пинг-Гун (Dr Jian Gong Ping), — «Из-за высокой механической прочности и ряда других свойств в новый материал существует широкая сфера применения. Может быть использован для изготовления искусственных связок и сухожилий, которые, благодаря своей прочности материалов, они способны выдержать большие физические нагрузки».
