Полимер, который лечит сам себя

16.10.2018

Самовосстанавливающиеся материалы известны достаточно давно. Такими материалами могут быть, например, полимеры, внутри которых расположены капсулы или каналы с жидким веществом: при повреждении вещи они заполняют поврежденную область и быстро затвердевают.

Существует еще несколько разных подходов к созданию таких материалов, но почти все они, так или иначе, связаны с наличием активных веществ внутри предмета. Поэтому решение проблемы, предложенное исследователями из Массачусетского технологического института (MIT), оказалось довольно необычным - они создали вещество, которое забирает себе материал для восстановления прямо из воздуха.

Строить что-то из воздуха довольно проблематично, уж слишком скуден ассортимент "строительного материала": азот, кислород, углекислый газ да вода, хотя природа эти трудности умеет преодолевать. Исследователи как раз и подсмотрели частично свою технологию у растений, которые научились перерабатывать углекислый газ в сложные органические вещества в процессе фотосинтеза. Химики из MIT выделили из живых клеток хлоропласты, поместили их в полимерную гелевую матрицу и снабдили ферментом и молекулами мономера.

В итоге получилась следующее: хлоропласт в матрице поглощает из воздуха углекислый газ и под действием света превращает его в ряд продуктов, главный из которых - это глюкоза. Далее под действием фермента глюкозооксидазы глюкоза превращается в глюконолактон, а получившееся соединение, в свою очередь, уже вступает в реакцию с мономером (аминопропилметакриламидом), в результате чего образуется полимер. Получается, что исходная гелевая матрица поглощает из воздуха углекислый газ и включает его в состав своей полимерной структуры, тем самым самостоятельно набирая массу из внешнего источника.

Как заявляют сами исследователи, их работа пока что всего лишь демонстрация принципиально нового концепта материала, способного к самовосстановлению.

<< Назад: Искусственная Луна для ночного освещения городов 16.10.2018

>> Вперед: Умное мыло заменит стиральную машинку 15.10.2018

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 Новый метод квантового запутывания фотонов 28.08.2022 Физики из Института Макса Планка разработали новый метод квантового запутывания фотонов и продемонстрировали его, запутав рекордное количество частиц света. Этот метод может стать технологическим решением для создания квантовых компьютеров, пишет Альтернативная наука. Квантовая запутанность - явление, которое для повседневного наблюдателя кажется невозможным. По сути, частицы могут настолько переплетаться между собой, что их уже невозможно описать по отдельности, а изменение фотонов и их свойств мгновенно вызывает ответную реакцию "партнеров", независимо от того, насколько далеко друг от друга они могут находиться. Последствия такого явления беспокоили даже Эйнштейна, который назвал его "жутким действием на расстоянии". Как бы контринтуитивно это ни звучало, квантовая запутанность была экспериментально продемонстрирована в течение десятилетий. Это явление даже лежит в основе новых коммерческих технологий, таких, как квантовые компьютеры, где запутанные частицы могут использоваться в качестве квантовых битов (кубитов), которые хранят и обрабатывают информацию. Для наилучшей работы необходимо создавать большие группы частиц и запутывать их вместе, но сделать это непросто. Поэтому в новом исследовании ученые из Института Макса Планка изучили более надежный метод квантовой запутанности и использовали его для успешного запутывания 14 фотонов - самой большой группы фотонов в настоящее время. Команда начала с одного атома рубидия, пойманного в оптическую ловушку, которая отражает электромагнитные волны по определенной схеме. Атом облучается лазером на определенной частоте, предопределяя ему необходимые свойства. Затем на него направляется другой управляющий импульс, заставляя атом испускать фотон, спутанный с атомом. Данный процесс повторяется, причем атом рубидия поворачивается между излучениями каждого фотона, пока не получается цепочка фотонов, запутанных друг с другом. Эффективный процесс, в ходе которого производится один фотон на каждые два лазерных импульса. КПД - 43%.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025