Forskere afslører, hvordan bløde materialer reagerer på deformation på molekylært niveau

Et team af forskere fra University of California, Berkeley, har udviklet en ny teknik til at studere, hvordan bløde materialer, såsom gummi og Silly Putty, reagerer på deformation på molekylært niveau. Resultaterne, offentliggjort i tidsskriftet Nature Materials, kan føre til nye måder at designe og konstruere materialer med forbedrede egenskaber til en bred vifte af applikationer.

"Bløde materialer er overalt omkring os," sagde undersøgelsens hovedforfatter Ting Xu. "De bruges i alt fra dæk til legetøj, fra medicinske implantater til fødevareemballage. Men indtil nu har vi ikke haft en god måde at studere, hvordan disse materialer opfører sig på molekylært niveau, når de er deforme."

Den nye teknik, kaldet "single-molecule force spectroscopy", bruger en lille glasnål til at undersøge de mekaniske egenskaber af individuelle molekyler. Ved at fastgøre den ene ende af et molekyle til glasnålen og den anden ende til en overflade kan forskerne påføre en kraft på molekylet og måle, hvordan det reagerer.

Forskerne brugte enkelt-molekyle kraftspektroskopi til at studere en række bløde materialer, herunder gummi, Silly Putty og gelatine. De fandt ud af, at disse materialer alle udviste en lignende reaktion på deformation:de blev stivere, når de blev strakt.

"Dette var uventet," sagde Xu. "Vi troede, at bløde materialer ville blive mere eftergivende, efterhånden som de blev strakt, men vi fandt ud af, at det modsatte var sandt."

Forskerne mener, at afstivningen af ​​bløde materialer under deformation skyldes en ændring i den måde, molekylerne interagerer med hinanden på. Når disse materialer strækkes, bliver molekylerne mere på linje og danner stærkere bindinger med hinanden. Dette gør materialerne stivere.

Resultaterne af denne undersøgelse kan føre til nye måder at designe og konstruere materialer med forbedrede egenskaber til en bred vifte af applikationer. For eksempel siger forskerne, at deres resultater kunne bruges til at skabe nye materialer, der er mere modstandsdygtige over for slid, eller som kan bruges i medicinske implantater for at fremme vævsreparation.

"Vi er begejstrede for potentialet i denne nye teknik til at hjælpe os med at forstå de mekaniske egenskaber af bløde materialer på molekylært niveau," sagde Xu. "Vi tror på, at denne viden kan føre til udvikling af nye materialer med forbedrede egenskaber til en bred vifte af anvendelser."