Материал с программируемым самоуничтожением

11.08.2017

Большинство искусственных материалов очень прочные, и это большой плюс при их использовании, но большой минус, когда дело доходит до их утилизации. Сейчас исследователи из Мюнхенского технического университета разрабатывают материалы, которые разлагаются, когда в них заканчивается энергия. Такие материалы можно будет использовать для целевой доставки лекарств по организму, а в будущем и для создания самоуничтожающейся упаковки для товаров.

Если животное или растение не получает энергии через пищу или солнечные лучи, оно погибает и разлагается. Но искусственное вещество не выполняет этот вид обмена энергией с окружающей средой, что позволяет ему сохранять свою форму в течение длительного времени. А для утилизации таких веществ зачастую нужно потратить значительное количество энергии.

"Большинство искусственных вещества химически очень стабильны, и чтобы разложить их на компоненты, нужно потратить много энергии. Природа не производит свалок. Вместо этого, биологические клетки постоянно синтезируют новые молекулы из вторсырья. Некоторые из этих молекул могут собираться в более крупные структуры, так называемые надмолекулярные агрегаты, образующие структурные компоненты клеток. Этот динамический ансамбль вдохновил нас на разработку материалов, которые самостоятельно утилизируются, когда они больше не нужны", - говорит Джоб Бокховен, ведущий автор исследования.

Для имитации подобных природных систем, ученые создали соединения молекул, которые собираются в гидрогель при добавлении "топлива". Это топливо имеет форму высокоэнергетических молекул, называемых карбодиимидами. Химическая реакция позволяет сохранять материал стабильным до тех пор, пока есть запас энергии. Когда она в конце концов заканчивается, материал попросту распадается на свои составные молекулы, которые можно вновь собрать, просто добавок "топлива".

В лабораторных тестах ученым удалось создать материалы с прогнозируемой продолжительностью жизни от нескольких минут до нескольких часов, а после они распадались.

<< Назад: Польза и вред видеоигр 12.08.2017

>> Вперед: Умная рубашка Xenoma e-skin 11.08.2017

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Вертолет Airbus на зеленом топливе 03.07.2022 Компания Airbus стала первым авиастроителем, организовавшим полет вертолета, оба двигателя которого работали на 100 % экологичном "устойчивом авиационном топливе" (SAF), обычно получаемом из биоматериалов, включая отработанный жир, растительное масло и другие разлагаемые отходы. Вертолет H225 использовал двигатели Safran Makila 2. Недавний полет укладывается в политику Airbus, в рамках которой компания к 2030 году намерена добиться сертификации коммерческих авиалайнеров и вертолетов, работающих на экологичном устойчивом топливе и готовится добиться снижения выбросов углекислого газа на 50 % без снижения качества полетов. В ноябре компания уже проводила тестирование аналогичного вертолета, но на SAF тогда работал только один двигатель. Кроме того, в марте 2022 года она испытала авиалайнер A380 Jumbo Jet, один из двигателей которого тоже работал на экотопливе. Главная цель - не только доказать способность двигателей применять подобное топливо без модификаций конструкции, но и оценить работу всех систем при использовании SAF. В дальнейшем планируются многочисленные тесты на разных типах вертолетов с различными вариантами топлива и конфигурациями двигателей. "Устойчивое авиатопливо" добывается путем переработки пищевых отходов и прочего сырья - от отработанных пищевых жиров до уловленного из воздуха диоксида углерода и сельскохозяйственного сырья. Одним из преимуществ SAF является то, что такие виды топлива практически идентичны тем, что получаются из сырья ископаемого происхождения. Сегодня допускается использование не более 50 % SAF в смеси с традиционным авиатопливом без модификации двигателей, это весьма эффективно снижает углеродный выброс в течение жизненного цикла летательных средств. Но Airbus хочет добиться большего. Использование сразу двух двигателей на SAF является важной вехой для вертолетной индустрии. Во-первых, это станет очередной ступенью на пути Airbus к сертификации использования исключительно экотоплива, во-вторых, позволяет снизить выбросы CO2 на величину до 90 %.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025