Гідрогель навчили «прийомів» венериної мухоловки

Хіміки з Чжецзянського університету розробили матеріал, здатний різко і звернемо змінювати свою форму під дією зовнішніх впливів - тепла і коливань кислотності. На створення матеріалу вчених надихнули листя венериною мухоловки (), здатні швидко захлопуватися після потрапляння в них видобутку. Робота опублікована в журналі, коротко про неї повідомляє блог Королівського хімічного товариства.

В основі матеріалу лежить гідрогель - полімерний матеріал, сильно набухлий після вбирання великої кількості води. Автори синтезували три різні полімерні матеріали: термочутливий, pH-чутливий і не змінює свою форму під дією температури і зміни кислотності. Перші два полімери стискалися на 80 і 65 відсотків при нагріванні з 20 до 40 ° C і збільшенні кислотності з pH = 7 (нейтральний) до pH = 2 (кислий) відповідно.

Вчені об'єднали всі три матеріали в чотиришаровий плоский диск. Два його зовнішніх шари складалися з розтягнутого несприйнятливого полімеру, два внутрішніх - з термо- і pH-чутливих полімерів. Через натягнення зовнішніх шарів у диска виникло два стійких стани: лінзоподібна форма, вигнута в один і в інший бік.

Потім автори помістили диск з полімерів у воду і вивчили поведінку матеріалу при зміні умов. На першому етапі хіміки механічно вигнули пластину так, щоб випуклою виявилася сторона з термочутливим полімером. Після цього температуру розчину підняли до 40 ° C - приблизно за 90 секунд термочутливий полімер стиснувся, після чого диск за секунду змінив форму з випуклою на увігнуту. Автори знову охолодили розчин до кімнатної температури, полімер розширився, але форму диск не змінив навіть протягом 12 годин. Під час першої частини експерименту середовище залишалося нейтральним.

На наступному етапі хіміки додали до розчину кислоту, що призвело до стиснення pH-чутливого полімеру. Через 28 хвилин знову відбувся різкий перехід від увігнутої до випуклої форми. Після відновлення нейтрального значення pH автори почекали 12 годин до повної релаксації полімерного шару. Весь цикл вчені повторили 20 разів, але, за словами хіміків, процедуру можна повторювати до нескінченності.

Для того, щоб скоротити час кислотної зміни форми автори запропонували використовувати великі кількості кислоти (при pH = 1 перехід відбувався через 10 хвилин). Вчені зазначають, що матеріали, здатні різко змінювати форму вже були розроблені і раніше, але найчастіше ці зміни незворотні.

Раніше за допомогою гідрогелів хіміки розробили матеріал, що змінює своє забарвлення в широких межах при нагріванні. Крім того, за допомогою гідрогелів можна заліковувати рани і зупиняти кровотечі.