О машиностроении

Гидрoгeль, мaтeриaлoв, сoстoят в oснoвнoм из вoды, имeют бoльшoй пoтeнциaл для иx испoльзoвaния в рaзличныx oблaстяx, нaчинaя oт изгoтoвлeния ювeлирныx изделий и для изготовления мягких роботов. Однако практическое применение гидрогелей был ограничен их низкой прочности. Недавно группа исследователей из Университета Хоккайдо завершена разработка гидрогелевых материалов, армированных тканью сплетенная из мягких волокон. И, как следствие, прочность нового материала в пять раз превышает прочность углеродистой стали.

Композиционных материалов, известных человеку на протяжении почти тысячелетия, поскольку принципы их изготовления достаточно проста. Примером этого служат обычные кирпичи, которые не были сожжены при высокой температуре печи, и состоял из глины, смешанной с соломой в качестве наполнителя.

Назад к гидрогелей. Эти материалы состоят из длинной цепочки гидрофильные полимерные материалы. Благодаря этому, объем такой материал может содержать до 90% воды. В большинстве гидрогелей может похвастаться ни сил, ни стабильности. Однако, добавив в гидрогель крошечных стеклянных волокон преобразует гидрогель в прочный, гибкий и эластичный материал.

Дополнительную прочность армированного волокном гидрогель получают путем динамической ионной связи между молекулами гидрогеля и волокон. В данном случае ученые использовали гидрогель на основе polyampholyte (polyampholyte) и стеклянного волокна, с диаметром около 10 микрометров.

В результате в качестве армирующего материала была в 25 раз более прочный, чем обычное стекло волокна ткань, сплетенная из тех же волокон. По сравнению с чистыми прочность гидрогеля нового материала было в сотни раз больше, и, как упоминалось выше, прочность композиционного гидрогеля была выше, чем прочность стали в пять раз. Представленные здесь сведения не были получены путем прямого измерения силы, они основываются на измерении количества энергии, необходимой для разрушения структуры материала.

«Стеклянное волокно-усиленный гидрогель, состоящий из воды на 40%. Однако, такой материал остается полностью безвредным для окружающей среды», — говорит доктор Джан пинг-Гун (Джиан пинг-Гун), — «благодаря высокой механической прочности и других свойств нового материала имеет широкий спектр применения. Он может быть использован для изготовления искусственных связок и сухожилий, которые, из-за прочности материала, может выдерживать большие физические нагрузки».