Найден ключ к созданию водочувствительных материалов для умного текстиля и биоэлектроники

Ученые Научно-исследовательского центра передовых технологий при Городском колледже Нью-Йорка нашли новый подход к пониманию свойств водочувствительных материалов — твердых веществ, способных менять форму или размер в ответ на влажность или присутствие воды.

Эти материалы, чаще природного происхождения (яркий пример — шелк), обладают революционным потенциалом в целом ряде отраслей промышленности — от робототехники и умного текстиля до биоэлектроники и систем производства чистой энергии.

«Материалы, чувствительные к воде и реагирующие на изменения влажности, весьма перспективны для использования в качестве приводов в робототехнике и для сбора энергии, однако у нас не было теорий, которые могли бы объяснить или предсказать создаваемое ими напряжение», — признался доцент Си Чень с кафедры химического машиностроения Городского колледжа Нью-Йорка.

В своем исследовании, опубликованном в Nature Communications, ученые сфокусировались на влиянии молекулярной структуры воды на возникновение напряжения водочувствительных материалах, а не ограничились его качественными оценками, как это делалось ранее.

Исследователи изучили поведение пленок регенерированного фиброина (белка из шелка) при воздействии нанокапелек воды, и обнаружили, что сопротивление воде возникает при достижении определенного порога — для всех образцов одинакового.

«Важные параметры, выделенные в исследовании, позволят нам лучше прогнозировать эксплуатационные характеристики материала и его проектирование для будущего использования в применениях, чувствительных к воде», — сказал Дарьян Подбевшек из лаборатории Ченя.

«Этот прорыв не только помогает нам понять, как работают водочувствительные материалы, реагирующие на воду, но и открывает двери для новых захватывающих открытий в области тканевой инженерии, биосовместимых материалов, оптических покрытий и не только», — добавил профессор химической инженерии в Городском колледже Нью-Йорка Рэймонд Ту.