Японские исследователи из Riken Center for Emergent Matter Science в ходе экспериментов получили новый гидрогель, который способен передвигаться под воздействием перемены температуры после того, как его помещали в воду.
Полимеры, такие как гидрогель, имеют в своей структуре большой объем воды, которая придает им способность реагировать на изменение факторов среды, таких как кислотность, напряжение и температура. Как правило, для многих гидрогелей на это требуется время, поскольку гидрогель должен выделить или поглотить воду, чтобы соответственно сжаться или расшириться. Уникальным свойством разработки команды Riken является то, что их гидрогель действует подобно искусственному мускулу, который сокращается неодинаково во всех направлениях, сжимаясь только в одном измерении и расширяясь в другом. Это означает, что он может менять форму повторно без поглощения или выведения воды.
Чтобы проверить свойства гидрогеля, команда создала L-образный полимер и изменила температуру несколько раз, чтобы пронаблюдать за его реакцией. С помощью специальной процедуры, которая использует металл-оксидные нанолисты, магнитное поле и другие процессы, исследователи добились способности гидрогеля растягиваться в одном направлении, не меняя своего объема. Таким образом, при температуре 32 градусов Цельсия полимер быстро менял форму, растягиваясь в длину.
Вещество подвергалось изменению формы на воздухе и в жидкой среде, демонстрируя, что он не требует поглощения воды. Ученые сделали вывод, что полимер сможет работать даже в нормальной воздушной среде.
Полученный гидрогель изменяет форму около раза в одну секунду при скорости деформации примерно на 70% в секунду.
Возможные применения гидрогеля включают создание искусственных мышц, которые могут автоматически открывать и закрывать радиаторные системы во время повышения или понижения температуры. Это может быть использовано, например, для предотвращения устройства от перегрева. Также будут возможны использования нового гидрогеля и в биологических применениях.