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2025-03-07 10:10:00
ヒドロゲルにはユニークな構造があり、強度と柔軟性を自己修復能力と組み合わせた最初の構造です。
私たちは皆、あなたがあなたの髪に入れた柔らかく粘着性の物質から、さまざまな食料品のゼリーのようなコンポーネントまで、日常生活でゲルに遭遇します。人間の肌はジェルのような特性を共有していますが、複製が非常に難しいユニークな品質を持っています。それは高い剛性と柔軟性を組み合わせており、驚くべき自己修復能力を備えており、多くの場合、負傷後24時間以内に完全に治癒します。
これまで、人工ゲルは、この高い剛性または自然な肌の自己治癒特性を再現することができましたが、両方ではありませんでした。現在、アールト大学とバイロース大学の研究者チームは、初期の制限を克服するユニークな構造を持つヒドロゲルを最初に開発し、薬物送達、創傷治癒、ソフトロボットセンサー、人工皮膚などの用途への扉を開きます。
画期的な研究では、研究者は非常に大きく、非常に薄い特定の粘土ナノシートをヒドロゲルに追加しました。その結果、ナノシートの間に密に絡み合ったポリマーを備えた高度に秩序化された構造が得られ、ヒドロゲルの機械的特性を改善するだけでなく、材料を自己治癒することもできます。
この研究は名誉あるジャーナルに掲載されました 自然素材 3月7日。
「エンタングルメント」による癒し
素材の秘密は、ナノシートの組織化された配置だけでなく、それらの間に絡み合ったポリマーと、ベーキングと同じくらい簡単なプロセスにもあります。ポスドク研究者のチェン・リアンは、モノマーの粉末とナノシートを含む水と混合しました。次に、混合物をUVランプの下に置きました。これは、ゲルマニキュアを設定するために使用されるものと同様です。 「ランプからのUV放射により、個々の分子が結合して、すべてが弾力性のある固体になるようになります。
「エンタングルメントとは、薄いポリマー層が小さなウールの糸のように互いにひねり始めることを意味しますが、ランダムな順序で、ハングチャンはアールト大学から付け加えます。 「ポリマーが完全に絡み合っていると、それらは互いに区別できません。彼らは分子レベルで非常に動的でモバイルであり、あなたがそれらをカットすると、彼らは再び絡み合い始めます。
ナイフで切断してから4時間後、素材はすでに80または90％自己癒されています。 24時間後、通常は完全に修復されます。さらに、1ミリメートルの厚さのヒドロゲルには、10,000層のナノシートが含まれており、材料を人間の皮膚と同じくらい硬くし、同等の程度のストレッチと柔軟性を与えます。
「硬く、強く、自己修復するヒドロゲルは長い間挑戦でした。従来の柔らかいヒドロゲルを強化するメカニズムを発見しました。これにより、バイオに触発された特性を備えた新しい材料の開発に革命をもたらす可能性があります」とZhang氏は言います。
自然からインスピレーションを得る
「この作品は、生物学的材料が合成材料の特性の新しい組み合わせを探すように私たちを促す方法のエキサイティングな例です。アールト大学のオリ・イッカラは、自律的に修復する堅牢で自己修復する皮膚または合成組織を備えたロボットを想像してください。
このコラボレーションは、ハング・チャン博士、オリ・イッカラ教授、ジョセフ・ブルー教授が主導しました。合成粘土ナノシートは、ドイツのバイロース大学のジョセフ・ブルー教授によって設計および製造されました。
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#自己治癒ジェルは人間の肌を模倣します