Ученые МГУ объявили о создании кожи хамелеона
Здание МГУ © KM.RU, Илья Шабардин
Международная группа ученых, возглавляемая руководителем лаборатории инженерного материаловедения МГУ Дмитрием Ивановым, создала синтетический аналог кожи хамелеона, который реагирует на механические воздействия изменением прочностных свойств и цвета.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Science.
Ранее ученым не удавалось создать синтетический материал, обладающий мягкостью живых тканей, который мог бы при деформации становиться в десятки и даже тысячи раз более жестким.
В основе новой разработки лежат сополимеры - полимеры, составленные из нескольких разных частей. Однако, по словам Дмитрия Иванова, созданный сополимер существенно отличается от обычных, линейных.
Новая макромолекула больше напоминает гантель с ворсистой рукояткой. В центре конструкции расположен элемент с множеством ответвлений, похожий на ёршик для чистки бутылок, из-за чего этот элемент принято называть «щёткой».
Особенностью подобной молекулярной щетки является то, что она обладает достаточной жёсткостью, а материал, состоящий из таких щёток, изначально вполне эластичный, но при деформации он способен очень быстро упрочняться.
Кроме того, новые полимеры обладают способностью к молекулярной самосборке - при определенных условиях такая система способна сама собраться из элементарных кирпичиков - макромолекул, в сложную иерархическую структуру, обладающую совершенно другими свойствами, нежели исходные кирпичики в неорганизованном состоянии.
Работающие над данным проектом специалисты впервые смогли кодировать в молекулярной структуре таких полимеров все нужные для практического использования свойства. Например, механическую кривую напряжения от деформации.
Среди возможностей, которые предоставляет этот материал, Дмитрий Иванов особенно отмечает его применение в медицине, при изготовлении биоимплантов. Здесь с его помощью можно избавиться от проблемы механического несоответствия.
Ещё одним важным элементом синтезированных молекулярных гантелей являются концевые части. При самосборке они собираются в наноразмерные «стеклянные шарики». Такие шарики создают эффект активного камуфляжа, поскольку они находятся на таких расстояниях друг от друга, чтобы создавать условия для дифракции видимого света. Механические деформации такой ворсистой гантели меняют условия дифракции света, взаимодействующего с этими шариками, что в конечном итоге меняет цвет материала от голубоватого до светло-зелёного.
Таким образом, новые материалы могут точно воспроизвести не только деформационные кривые живых тканей, но и оптические цветовые эффекты, которые объясняются чисто физическим явлением — дифракцией света. И, самое главное, эти материалы впервые могут приблизиться к живым тканям по степени реакции на механические нагрузки.
