مقاومت این هیدروژل تقویت شده 5 برابر فولاد کربنی است

MacTavish · 25/8/19

اگرچه هیدروژل‌ها پتانسیل بالایی برای به‌کارگیری در ساخت ربات‌ها و باندهای پزشکی دارند، اما مقاومت پایین، استفاده از این مواد پلیمری در بسیاری از صنایع را محدود کرده است. اما حالا محققان دانشگاه هوکایدو در جدیدترین آزمایش‌های خود، مواد کامپوزیتی نرم و تقویت‌شده به وسیله فیبر یا هیدروژل تقویت شده را تولید کرده‌اند که 5 برابر قوی‌تر از فولاد کربنی است.

سال‌هاست که مواد کامپوزیتی نرم در دسترس انسان قرار دارد و روش استفاده از آنها نیز آسان است. به عنوان مثال، اضافه شدن کاه به گل و قرار گرفتن آن در کوره، به اندازه‌ای آن را مقاوم خواهد کرد که در ساخت خانه از آن استفاده کنیم. همین موضوع را می‌توان در مورد اضافه شدن سفال خردشده به آجر، قطعات صدف‌های دریایی به سرامیک یا الیاف شیشه به پلاستیک نیز بیان کرد.

هرچند اضافه شدن فیبر شیشه به پلاستیک شباهت زیادی به روش تولید هیدروژل تقویت شده دارد چرا که در ساختار این مواد نیز از فیبر به عنوان ماده کمکی و مقاوم کردن آن استفاده می‌شود. هیدروژل‌ها از پلیمرهای هیدروفیلی (زنجیره‌های پلیمری آبدوست) با توانایی جذب آب تا 90 درصد ساخته شده‌اند که به خودی خود مقاومت بالایی ندارند؛ اما محققان با اضافه کردن الیاف‌های شیشه‌ای کوچک موفق به تولید موادی محکم، خم‌شونده و انعطاف‌پذیر شده‌اند که در صنایع بسیاری از آن می‌توان استفاده کرد.

از این هیدروژل تقویت شده می‌توان در ساخت رباط و تاندون مصنوعی استفاده کرد

به‌نظر پیوند یونی پویا موجود میان فیبر و هیدروژل و همین‌طور مولکول‌های هیدروژل، علت مقاومت بالای این مواد جدید است. در آزمایش‌ها و با استفاده از هیدروژل‌های حاوی یک الیاف شیشه‌ای با قطر 10 میکرومتر، مشخص شد که مقاومت این مواد جدید با توجه به انرژی مورد نیاز برای از بین بردن آنها، 25 بار بیشتر از پارچه‌های بافته‌شده با فیبر شیشه‌ای، 100 بار بیشتر از هیدروژل‌ها و 5 بار بیشتر از فولاد کربن است.

به‌گفته دکتر جیان پینگ گونگ (Jian Ping Gong)، این هیدروژل تقویت شده جدید با سطح آب 40 درصد، دوست‌دار محیط زیست بوده و به لطف ویژگی‌های بسیار خوبی همچون انعطاف‌پذیری، قابلیت اطمینان و مقاومت بالا می‌توان از آن برای ساخت رباط و تاندون مصنوعی (که نیازمند مقاومت و کشش بالا هستند) استفاده کرد.