Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nově připravené látky nazvané sklovité gely jsou velmi pevné a obtížně se rozbíjejí, přestože obsahují více než 50 % kapaliny. Protože sklovité gely se navíc dají jednoduše vyrábět, mělo by se jednat o materiál slibný pro celou řadu aplikací.
Gely a sklovité polymery jsou třídy materiálů, které byly v minulosti považovány za vzájemně neslučitelné. Sklovité polymery jsou tvrdé, tuhé a často křehké. Gely naopak obsahují tekutinu a jsou měkké a pružné.
„Vytvořili jsme novou třídu materiálů, které jsou stejně tvrdé jako sklovité polymery, ale – pokud na ně působíte dostatečnou silou – mohou se roztáhnout až na pětinásobek své původní délky, místo aby se rozbily,“ uvádí spoluautor článku Michael Dickey z North Carolina State University. „A co víc, jakmile je materiál natažený, můžete ho pomocí tepla přimět, aby se vrátil do původního tvaru. Povrch sklovitých gelů je navíc vysoce přilnavý, což je u tvrdých materiálů také neobvyklé.“
Klíčovou výhodou sklovitých gelů je to, že jsou z více než 50 % tvořeny tekutinou, což z nich činí účinnější vodiče elektřiny než u běžných plastů, které jinak mají srovnatelné fyzikální vlastnosti.
Při jejich výrobě materiálu vědci vyšli z kapalných prekurzorů sklovitých polymerů a mísili je s iontovou kapalinou. Tato kombinovaná kapalina se nalije do formy a vystaví ultrafialovému světlu, které materiál vytvrdí. Poté se forma odstraní a zůstane sklovitý gel.
Klíčové má být právě použití iontové kapaliny.
Jak uvádí tisková zpráva: „Za normálních okolností platí, že když přidáte rozpouštědlo do polymeru, rozpouštědlo odtlačuje od sebe makromolekulární řetězce, čímž se polymer stane měkkým a roztažitelným. Proto je vlhká kontaktní čočka poddajná a suchá nikoli. U sklovitých gelů rozpouštědlo také tlačí molekulární řetězce v polymeru od sebe, což mu umožňuje být roztažitelný jako gel. Ionty v rozpouštědle jsou však k polymeru silně přitahovány, což brání polymerním řetězcům v dalším pohybu. Neschopnost řetězců pohybovat se je to, co dělá polymer sklovitým. V konečném důsledku je materiál díky přitažlivým silám tvrdý, ale kvůli dodatečnému rozestupu řetězců je stále schopen se natahovat.“
Sklovité gely by měly jít vyrábět různými kombinacemi polymerů a iontových kapalin, i když ne libovolně. Vhodnější by např. měly být polymery obsahující polární molekuly, silněji interagující s iontovou kapalinou.
Při testování vědci zjistili, že se sklovité gely nevypařují ani nevysychají, přestože se skládají z 50-60 % z kapaliny. Zajímavé je také to, že testované materiály byly přilnavé (adhezivní).
Michael Dickey, Glassy gels toughened by solvent, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07564-0. www.nature.com/articles/s41586-024-07564-0
Zdroj: North Carolina State University / Phys.org, přeloženo / zkráceno
