Forskere bruger forskydningskræfter til at skabe selvsamlet supramolekylær hydrogel

Et team af forskere ved Southern University of Science and Technology i Kina har fundet en måde at bruge forskydningskræfter til at skabe en selvsamlet supramolekylær hydrogel fra en sol. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Naturkemi , forskerne beskriver, hvordan de skabte deres hydrogel og nogle af dens egenskaber.

Forskerne bemærkede, at supramolekylære hydrogeler generelt ødelægges af forskydningskræfter, hvilket resulterer i omdannelse til en sol (et kolloid med faste partikler). De arbejdede med bioinspirerede versioner af molekylær selvsamling, der typisk ses i naturen, som det sker ved selvhelbredelse hos dyr. De bemærkede, at i den naturlige verden, en sådan samling ses normalt i materialer med en kompleks arkitektur og har meget fokuserede funktioner. Dem lavet i laboratoriet, i modsætning til dem i naturen, har typisk været mere stabile.

Som en del af deres eksperimenter, forskerne tilføjede kobberioner til en opløsning af pseudopolyrotaxaner (som blev skabt ved at skrue molekylære rør på polyethylenglycolkæder). De fandt ud af, at når de kraftigt rystede cylinderen med deres opløsning, materialet indeni omdannet til en gel. Forskerne forklarer, at rysten udøvede forskydningskræfter på ingredienserne, hvilket tvang intrakæderne til at blive interkæder med ringe eller ingen tværbinding med andre pseudopolyrotaxaner.

Forskerne rapporterer, at gelen havde lovende egenskaber og sammenlignet positivt med andre geler, og den er strækbar til 30 gange dens ikke-strakte længde. De fandt også ud af, at det vendte tilbage til en sol, når det stod på et bord natten over ved stuetemperatur. Men ved at ryste den blev den tilbage til en gel. De rapporterer, at cyklussen kunne gentages op til fem gange, før den begyndte at nedbrydes. De bemærker også, at cyklussen repræsenterer en form for selvhelbredelse.

Forskerne foreslår, at den form for dissipativ selvsamling, som deres eksperimenter har demonstreret, meget sandsynligt vil være nyttig for materialeforskere på grund af gelens evne til at efterligne naturlig selvhelbredelse - de foreslår, at den også kan vise sig at være ret adaptiv. De bemærker også, at den resulterende gel var stærkere end andre strukturer skabt ved hjælp af syntetisk dissipativ selvsamling, og udviser bedre mekaniske egenskaber.

© 2019 Science X Network