Synthetische materialen krijgen huidachtige eigenschappen dankzij deze nieuwe 'supergel'

Wetenschappers hebben een gel ontwikkeld die niet alleen bijzonder sterk is, maar zich ook volledig kan herstellen na beschadiging, net zoals de menselijke huid dat doet. Deze bijzondere combinatie van eigenschappen was tot nu toe onmogelijk te bereiken in synthetische materialen.

De nieuwe 'hydrogel' (een gel die voor een groot deel uit water bestaat) biedt een indrukwekkende stijfheid van 50 megapascal (MPa). De stijfheid is een maat voor hoe goed een materiaal bestand is tegen druk. Ook biedt het een treksterkte tot 4,2 MPa (hoeveel kracht nodig is om het materiaal uit elkaar te trekken), terwijl hij tegelijkertijd het vermogen behoudt om zichzelf te repareren na beschadiging.

Deze combinatie maakt het materiaal potentieel zeer waardevol voor toepassingen in zachte robotica, robots gemaakt van flexibele materialen die bijvoorbeeld menselijke bewegingen kunnen nabootsen. Ook voor biomedische apparaten en kunstmatige huid is het materiaal interessant.

Bootst menselijke huid na

Tot nu toe was er altijd een compromis tussen stijfheid en zelfherstellend vermogen in synthetische materialen, legt het onderzoeksteam uit. Materialen die zichzelf kunnen repareren zijn doorgaans zacht, terwijl stijve materialen deze eigenschap juist missen. Menselijke huid combineert beide eigenschappen moeiteloos, maar dit nabootsen in het lab bleek uiterst lastig.

In tests toonde de nieuwe hydrogel een zelfherstellingsefficiëntie van 100 procent in bepaalde configuraties, waarbij beschadigde delen volledig aan elkaar konden hechten. Bovendien bleek de gel uitstekend te plakken aan verschillende oppervlakken zoals glas, metaal en hout.

Veel toepassingen

De toepassingsmogelijkheden zijn eindeloos: van zelfherstellende beeldschermen en kunstmatige huid tot geavanceerde protheses en zachte robots die zichzelf kunnen repareren na beschadiging. Het team toonde de veelzijdigheid van hun uitvinding aan door complexe driedimensionale structuren te maken.

Als extra bonus ontdekten de onderzoekers dat ze extra functionaliteiten kunnen toevoegen aan hun gel. Door bepaalde nanodeeltjes in te bouwen, verkregen ze bijvoorbeeld een materiaal met camouflage-eigenschappen.

Bron: Nature Materials