Швейцарські вчені створили матеріал з властивостями сухожиль

Відео: Кільце Всевладдя з карбіду вольфраму

Швейцарські вчені створили матеріал, який має властивості сухожиль живих організмів в місцях їх кріплення до кісток.

Цей матеріал міг би значно прискорити розвиток еластичних портативних електронних пристроїв.

Розробки гнучких і еластичних електронних пристроїв знаходяться на даний момент в зародковому стані. Однак розробка електронних пристроїв, здатних згинатися або міняти свою форму без порушення функціональності може революціонізувати пристрою від смартфонів і сонячних батарей до медичних імплантатів.

Футуристи вже досить давно передбачали одяг, яка контролює життєво важливі параметри власника, або телефонів і екранів, які вплетені в тканину куртки або сорочки.

Але в той же час схеми і електропроводка цілком добре себе почувають на жорсткій поверхні, наприклад в планшетах. Але вони дуже легко руйнуються в поєднанні з матеріалами, що мають еластичні властивості.

«Наше завдання полягає в тому, щоб об`єднати два типу матеріалів, що мають різні властивості», - каже Андре Штударт, вчений зі Швейцарського федерального технологічного інституту в Цюріху. Штударту і його команді вдалося вирішити проблему з еластичним матеріалом з поліуретану, який містив вкраплення жорсткого матеріалу, достатні для того, щоб захистити крихкі елементи електричних ланцюгів.

Еластична частина матеріалу здатна розтягуватися на 350 відсотків. Жорстка частина створена за допомогою просочення матеріалу крихітними вкрапленнями оксиду алюмінію і синтетичної глини, званої лапонітом, що дало можливість захистити електроніку від деформації. Матеріал, представлений в дослідженні, яке було опубліковано в журналі Nature Communications, створений в кілька шарів і тому концентрація вкраплень жорсткої частини була значно збільшена. Це забезпечило більшу довговічність в опорі навантажень в зоні переходу між еластичною і жорсткою частиною матеріалу.

«У природі існує безліч біологічних матеріалів, які володіють подібними властивостями, в тому числі і сухожилля в місцях кріплення їх до кісток, проте подібні властивості практично не зустрічаються серед синтетичних матеріалів», - каже Андре Штударт.

На даний момент одна з компаній здійснює спроби налагодити виробництво електронних приладів з еластичних матеріалів. Ця компанія називається MC10 і знаходиться в Массачусетсі. Вона була заснована завдяки результатам досліджень Джона Роджерса і його команди вчених з Університету штату Іллінойс.

MC10 використовує метод створення матеріалів, відмінний від того, який використовує команда вчених в Цюріху. В даному випадку використовуються дуже тонкі кремнієві чіпи, ув`язнені в розтягується полімер і пов`язані між собою тонкими проводами. Створений матеріал може розтягнутися приблизно на 60 відсотків, приблизно стільки ж, наскільки розтягуються м`які тканини тіла.

Компанія також розробила надувний медичний зонд з вбудованими електронними датчиками для пацієнтів із захворюваннями серця, клінічні випробування якого почнуться в наступному році.

«Оснащення поверхні зонда електронними датчиками надає хорошу можливість здійснювати терапію м`яких тканин, таких як серце при лікуванні аритмії», - каже Омар Кендал, один з керівників компанії. Потенціал цього ринку важко переоцінити, каже Кендал. Ці технології можуть бути використані як для спостереження, так і для лікування хронічних захворювань від діабету до гіпертонії.

Дослідники в Швейцарії в свою чергу заявляють, що їх розробки можуть бути використані для створення синтетичних хрящів або штучних зубів з кращого сумісністю, ніж їх сучасні аналоги.

В даний час для створення зубних пломб використовується кераміка, що створює ризик пошкодження справжніх зубів, якщо пацієнт занадто сильно стискає зуби. Також і для лікування зруйнованих хребців при остеопорозі передбачається введення жорсткого полімеру, який з часом може пошкодити навколишні здорові хребці.

За словами Андре Штударта питання полягає в тому, що всі подібні проблеми вирішуються за допомогою жорстких матеріалів. Однак, відкривається величезна перспектива для того, щоб створювати матеріали, неоднорідні за своєю структурою і використовувати їх, як біологічні замінники.