Et selvhelende sensormateriale er blevet skabt

Det nye materiale kan bruges i proteser, såvel som i fremstillingen af elektroniske apparater.

Forskere har i mange år forsøgt at skabe et materiale, der kan imitere menneskehud, have de samme egenskaber og udføre lignende funktioner. De vigtigste egenskaber ved huden, som forskere forsøger at genskabe, er følsomhed og evnen til at hele. Takket være disse egenskaber sender menneskehud signaler til hjernen om temperatur og tryk og fungerer som en beskyttende barriere mod miljømæssige irritanter.

Gennem omhyggeligt arbejde er det for første gang lykkedes Zhenan Baos team fra kemiteknikprofessor på Stanford University at skabe et materiale, der kombinerer disse to kvaliteter.

I løbet af de sidste ti år er der blevet skabt mange eksemplarer af "kunstig hud", men selv de mest avancerede af dem havde meget alvorlige ulemper. Nogle af dem kræver høje temperaturer for at "hele", hvilket gør dem umulige at bruge i hverdagen. Andre restaureres ved stuetemperatur, men under restaureringen ændrer deres mekaniske eller kemiske struktur sig, hvilket faktisk gør dem til engangsbrug. Men vigtigst af alt var ingen af disse materialer gode ledere af elektricitet.

Zhenan Bao og hans kolleger har taget et stort skridt fremad i denne retning og har for første gang kombineret de selvreparerende egenskaber ved en plastpolymer og den elektriske ledningsevne af et metal i et enkelt materiale.

Forskerne startede med en plastik, der bestod af lange kæder af molekyler forbundet af hydrogenbindinger. Dette er en forholdsvis svag forbindelse mellem den positivt ladede region af ét atom og den negativt ladede region af det næste. Denne struktur tillod materialet effektivt at selvhele sig selv efter ydre påvirkninger. Molekylerne nedbrydes ret let, men gendannes derefter i deres oprindelige form. Resultatet var et fleksibelt materiale, som forskerne sammenlignede med karamel, der var efterladt i køleskabet.

Forskere tilsatte mikropartikler af nikkel til denne elastiske polymer, hvilket øgede materialets mekaniske styrke. Derudover øgede disse partikler dets elektriske ledningsevne: strøm ledes let fra en mikropartikel til en anden.

Resultatet levede op til alle forventninger. "De fleste plasttyper er gode isolatorer, men vi fik en fremragende leder," opsummerede Zhenan Bao.

Forskerne testede derefter materialets evne til at genvinde formen. De skar et lille stykke af materialet over i to med en kniv. Ved let at presse de to resulterende dele sammen fandt forskerne, at materialet havde genvundet 75% af sin oprindelige styrke og elektriske ledningsevne. En halv time senere havde materialet fuldstændigt genvundet sine oprindelige egenskaber.

"Selv menneskehud tager et par dage om at hele. Så jeg synes, vi har opnået et ret godt resultat," sagde Baos kollega Benjamin Chi Kion Tee.

Det nye materiale bestod også den næste test - 50 snitgendannelsescyklusser.

Forskerne stopper ikke der. I fremtiden ønsker de at udnytte nikkelpartiklerne i materialet bedre, da de ikke blot gør det stærkere og forbedrer dets elektriske ledningsevne, men også reducerer dets evne til selvheling. Brug af mindre metalpartikler kan gøre materialet endnu mere effektivt.

Ved at måle materialets følsomhed fandt forskerne ud af, at det kan registrere og reagere på tryk med kraften fra et håndtryk. Derfor er Bao og hans team sikre på, at deres opfindelse kan bruges i proteser. Derudover planlægger de at gøre deres materiale så tyndt og gennemsigtigt som muligt, så det kan bruges til at belægge elektroniske enheder og deres skærme.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]