Iseparanevat, läbipaistvat, venivat materjali saab elektriga „käivitada“

 (1)

Rühm teadlasi, nende hulgas California Riverside’i ülikooli uurijad, on välja töötanud läbipaistva, iseparaneva, suurel määral veniva, elektrit juhtiva materjali, mida saab nt tehislihaste käitamiseks elektriliselt aktiveerida või rakendada akude, elektroonikaseadmete ja robotite soorituse parendamiseks.

Materjaliteadusžurnaalis Advanced Material detsembri lõpus ilmunud uurimus kirjeldab teadlaste esmakordselt korda läinud püüdlust konstrueerida läbipaistev, mehaanilist venitamist hästi taluv ja iseparanev ioonjuht (ingl ionic conductor — materjal, millest ioonid saavad läbi „voolata“). Vahendab ScienceDaily.

Vastloodud materjalil on mitmeid potentsiaalseid rakendusi paljudes valdkondades. Näiteks võiks selle põhjal konstrueerida roboteid, mis suudavad enda mehaanilisi vigastusi ise parandada. Samuti võiks uus „imematerjal“ pikendada elektroonikaseadmetes ja elektriautodes kasutatavate liitium-ioonakude ekspluatatsiooniaega ning tõsta meditsiiniuuringutes ja keskkonnaseires kasutatavate bioandurite jõudlust.

„Kõigi loetletud omadustega materjali loomine on aastaid olnud teadlastele ületamatuks väljakutseks,“ märkis üks uurimuse autoreist, Riverside’i ülikooli keemia aseprofessori asetäitja Chao Wang. „Meie saime sellega hakkama. Nüüd alles hakkame uurima materjali paljusid võimalikke rakendusi.“

Seotud lood:

Projekt ühendab endas kaht materjaliuuringute valdkonda: iseparanevaid materjale ja ioonjuhte.

Loe veel

Haavade paranemise looduslikust protsessist ajendatud iseparanevad materjalid (self-healing materials) parandavad ise enda kulumiskahjustusi, pikendades materjalide ja seadmete ekspluatatsiooniaega ja vähendades nende maksumust. Wangi kirg iseparanevate materjalide arendamise suhtes sai alguse elupõlisest huvist iseparanemisvõimelise koomiksi- ja filmikangelase Wolverine vastu.

Ioonjuhid on materjalid, millel on oluline roll energia talletamise ja päikeseenergia teisendamise juures, nagu ka mitmesuguste andurite ja elektroonikaseadmete toimimises.

Kõige keerulisemaks väljakutseks inseneridele on olnud selliste sidemete tuvastamine, mis on teatud elektrokeemilistes tingimustes stabiilsed ja suutelised protsesse pöörama. Seni on iseparanevate polümeeride juures rakendatud mittekovalentseid sidemeid. See lähenemine on aga probleemne, kuna taolised sidemed ei talu hästi elektrokeemilisi reaktsioone, mis materjale degradeerivad ja nende sooritust halvendavad.

Selle probleemi lahendamiseks võttis Wang appi mehhanismid, mida nimetatakse ioonide-dipoolide vastastikmõjudeks (ion-dipole interactions). Nood laetud ioonide ja polaarsete molekulide vahelised jõud on elektrokeemilistes tingimustes äärmiselt stabiilsed. Nii kombineeriski Wang polaarse, hästi veniva polümeeri ioonidevaheliste sidemete vastupidavuse poolest tuntud soolaga ja sai tulemuseks materjali, mille omadusi uurijad taga ajasid.

Odavat, hõlpsasti toodetavat, pehmet, kumjat materjali on võimalik venitada kuni 50 korda algsest pikkusest pikemaks. Pärast katkilõikamist suudab see end ise toatemperatuuril täielikult taaskinnitada (ehk „ravida“) 24 tunni jooksul. Tõtt-öelda võib juba ainult viis minutit iseparanenud materjali uuesti venitada kuni kaks korda pikemaks algsest pikkusest.

Jäta kommentaar
või kommenteeri anonüümselt
Postitades kommentaari nõustud reeglitega
Loe kommentaare Loe kommentaare

FORTE TOP

Viimased uudised