Die Forscher des Hokkaido Universität haben ein Hydrogel entwickelt, das genau das Gegenteil von dem tut, was Materialien auf Polymerbasis, wie z. B. Plastikflaschen, normalerweise tun. Normalerweise schmelzen diese Materialien oder verlieren an Härte, wenn sie Hitze ausgesetzt werden.
Das neue Hydrogel wird bei Hitzeeinwirkung 1.800-mal fester: Es könnte Motorradfahrern und Autofahrern Schutz vor Unfällen bieten.
Dieses Hydrogel härtet beim Erhitzen aus und erweicht beim Abkühlen. Die Entdeckung des Teams, veröffentlicht in der Zeitschrift Advanced Materialskönnte zur Herstellung von unglaublicher Schutzkleidung für Verkehrs- und Sportunfälle führen.
Takayuki Nonoyama e Jian Ping-Gong Die Universität von Hokkaido und ihre Kollegen ließen sich davon inspirieren, wie Proteine in Organismen stabil bleiben, die in Umgebungen mit extremen Temperaturen überleben.
Organismen, die sogar die Hitze von Thermalquellen und Vulkanausbrüchen in tiefen Gewässern überleben, bleiben dank verstärkter elektrostatischer Wechselwirkungen wie Ionenbindungen am Leben. Das Team entwickelte nach diesem Prinzip ein kostengünstiges und ungiftiges Polyacrylgel.
Hydrogel, das unempfindlich gegen Hitze wird
Ein Gel aus Acrylsäure (PAAc) wurde in eine wässrige Lösung von Calciumacetat getaucht. PAAc allein verhält sich wie jedes andere Material auf Polymerbasis und wird beim Erhitzen weich. Wenn jedoch Calciumacetat hinzugefügt wird, interagieren die äußeren Reste von PAAc mit Calciumacetatmolekülen, ähnlich wie es im Inneren thermophiler Proteine geschieht, was dazu führt, dass PAAc ganz anders wirkt.
Das Team stellte fest, dass sich das Material bei Erreichen einer kritischen Temperatur, in diesem Fall um 60 ° C, schnell von einem weichen und transparenten Hydrogel in einen starren und undurchsichtigen Kunststoff verwandelt.
Beim Erhitzen wird das Material 1.800-mal steifer, 80-mal stärker und 20-mal härter als das ursprüngliche Hydrogel. Der Übergang von weich zu hart ist bei Temperaturänderungen vollständig reversibel.
Darüber hinaus konnten die Wissenschaftler die Schalttemperatur durch Einstellen der Konzentration der Inhaltsstoffe fein einstellen.
Sie zeigten daher eine mögliche Anwendung des Materials, indem sie es mit einem Glaswollgewebe kombinierten. Selbst dieser bei Raumtemperatur weiche Stoff härtet aus und wird bis auf wenige leichte Abriebe an der Oberfläche nicht beschädigt, wenn er fünf Sekunden lang mit einer Geschwindigkeit von 80 km / h gegen eine Asphaltoberfläche gerieben wird.
Takayuki Nonoyama sagt das „Kleidungsstücke aus ähnlichen Stoffen könnten zum Schutz vor Verkehrsunfällen oder Sportverletzungen verwendet werden. Unser Material könnte auch als Fensterabdeckung verwendet werden, die Wärme absorbiert, um das Raumklima kühler zu halten. “
Il Gel polymer Es kann leicht mit vielseitigen, billigen und ungiftigen Rohstoffen hergestellt werden, die im täglichen Leben üblich sind.
