Britische Wissenschaftler haben ein Material mit sehr widersprüchlichen Eigenschaften entwickelt. Es besteht zu 80 % aus Wasser, ist aber gleichzeitig weich, elastisch und strapazierfähig. Im Verlauf des Experiments wurde ein Rechteck aus diesem Material mehrmals von einem 1200 Kilogramm schweren Auto überfahren. Man hätte erwarten können, dass er wie ein mit Wasser gefüllter Ballon zerplatzt, aber das geschah nicht – er erholte sich und hob die Bleche, unter denen er lag, wieder hoch. Laut den Erfindern hat ihr Material in ruhiger Lage die Eigenschaften von Gummi, und wenn es komprimiert wird, scheint es sich in superhartes Glas zu verwandeln. Das erstellte Material soll bei der Herstellung von Robotern, Sensoren, Prothesen und sogar Sportschuhen verwendet werden. Ich schlage vor, gemeinsam herauszufinden, wie es Wissenschaftlern gelungen ist, einem “Stück Gummi” solch komplexe Eigenschaften zu verleihen.
Das weichste und haltbarste Material der Welt ist wie ein Stück Gelee
Details zu dem ungewöhnlichen Material teilte die wissenschaftliche Publikation Science Alert mit. Genauer gesagt handelt es sich nicht einmal um Gummi, sondern um geliertes Fleisch. Bei Berührung biegt es sich wie Gelee und zittert. Trotz des 80%igen Wassergehalts in seiner Zusammensetzung kann es jedoch selbst der stärkste Mensch der Welt nicht zerquetschen. Wie oben erwähnt, hat das Material eine hohe Druckfestigkeit – unter starkem Druck scheint es sich in gehärtetes Glas zu verwandeln.
Was ist ein Hydrogel?
Im Kern ist das neue Material ein Hydrogel. So ist es üblich, Stoffe zu nennen, die aus eng miteinander verbundenen Polymerketten bestehen. Hydrogele sind in der Lage, große Mengen Wasser aufzunehmen – durch Anpassung der Menge können Wissenschaftler dem Material unterschiedliche physikalische Eigenschaften verleihen. Wissenschaftler interessieren sich schon seit langem für Hydrogele, weil sie eine große Festigkeit haben und auch nach hohem Druck ihre Form wiedererlangen können. Bisher gibt es jedoch Grenzen – wird zu viel Druck ausgeübt, kollabieren die Figuren aus dem Hydrogel. Aber britische Wissenschaftler haben es geschafft, dieses Problem zu lösen.
Hydrogel kann sogar im Laden gekauft werden – es wird verwendet, um ein Mittel zum Ansammeln und Feuchtigkeit im Boden halten
Das haltbarste Hydrogel
Um die Festigkeit des Materials zu erhöhen, haben sie laut einem der Autoren der wissenschaftlichen Arbeit, Zehuan Huang, die Bindungen zwischen Hydrogelmolekülen mit Vernetzungsmitteln verstärkt. Ihre Rolle spielte die Substanz Cucurbituril, deren Moleküle in ihrer Form einem Fass ähneln. Er, wie die Wissenschaftler sagen, hält die Moleküle wie Handschellen. Durch Veränderung der Zusammensetzung des Hydrogels können Forscher Materialien mit anderen Eigenschaften herstellen. Alle diese Materialien können verwendet werden.
Dies ist unseres Wissens das erste Hydrogel mit ähnlichen Eigenschaften wie starkes Glas. Wir haben nicht nur etwas Interessantes geschaffen, sondern ein neues Kapitel auf dem Gebiet der “Hochleistungs-Weichmaterialien” aufgeschlagen – prahlte Jiehuang Huang.
Um die Stärke des Materials zu beweisen, führten Wissenschaftler ein Experiment durch. Sie legten ein kleines Stück “geleiertes Fleisch” zwischen zwei dünne Bleche. Danach fuhr ein 1200 Kilogramm schweres Auto mehrmals über diese Fläche. Das Material wurde auf wenige Millimeter gestaucht, blieb aber intakt und nahm nach dem Wegfahren schnell wieder seine Form an. Laut den Autoren der wissenschaftlichen Arbeit war das Material überhaupt nicht beschädigt – es hatte das gleiche Aussehen wie vor dem Test.
Prüfung der Festigkeit des neuen Materials
Wo werden Hydrogele eingesetzt?
Wissenschaftler halten ihre Erfindung für sehr vielversprechend und schlagen bereits vor, wo sie eingesetzt werden kann. Da das Hydrogel sehr weich und gesundheitlich unbedenklich ist, können daraus tragbare Geräte hergestellt werden. Du kannst zum Beispiel bequeme Sneaker mit einem Schrittsensor kreieren – die Elektronik wird zuverlässig geschützt und die Schuhe können sehr lange halten.
Aus dem neuen Material lassen sich Sneaker mit Schrittzähler herstellen
Da das Material viel Druck aushält und seine Form zurückgewinnt, kann es in Robotern eingesetzt werden. Theoretisch können Sie Roboter mit einem Touch-Erkennungssystem ausstatten, wodurch sie noch mehr wie echte Menschen werden.
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Wie ich bereits sagte, sind Hydrogele wegen ihrer ungewöhnlichen Eigenschaften für Wissenschaftler seit langem von Interesse. Im Jahr 2019 fanden chinesische Wissenschaftler sie hervorragend in der Medizin – sie können verwendet werden, um unkontrollierte Blutungen zu stoppen. Wissenschaftler haben versucht, das Hydrogel so gut wie möglich mit dem menschlichen Bindegewebe kompatibel zu machen, und es ist ihnen gelungen. Wenn Blutungen auftreten, können Sie die Wunde mit einer Substanz versiegeln und mit ultraviolettem Licht beleuchten – die Mischung härtet aus und verhindert den Blutverlust. Sie können hier mehr über diese Erfindung lesen.