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Ce nouveau matériel superbe a pu permettre les muscles artificiels

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Les chercheurs chez Stanford University ont combiné un élastomère avec des ions en métal pour créer une substance qui pourrait un jour être employée dans un muscle artificiel autocuratif.

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Les scientifiques avaient essayé pendant des années d'inventer un muscle artificiel qui se guérit. Maintenant une équipe chez Stanford University a fait l'AIE d'abord dans un domaine qui est développé pendant des décennies.

D'abord, cependant, le chercheur de visite Cheng-Hui Li a constaté qu'un 1 po. l'élastomère qu'il avait juste synthétisé pourrait étirer plus de 100 po. — plus de deux fois la longueur que la machine de fixage du laboratoire pourrait manipuler. Normalement, ce type de matériel a pu seulement étirer deux à trois fois sa longueur originale, selon une déclaration de Stanford.

Alors l'équipe a découvert que le matériel pourrait se guérir aux températures aussi froides comme congélateur de plain-pied commercial, même si les morceaux endommagés avaient vieilli pendant des jours. Les polymères endommagés exigent typiquement d'un dissolvant ou d'un traitement thermique de reconstituer leurs propriétés.

Un article dans Nature Chemistry explique comment l'équipe, menée par professeur Zhenan Bao de génie chimique, a fait le matériel et comment cela fonctionne. Les implications pour ses perspectives incluent une nouvelle génération de l'électronique portable, ou les implants médicaux qui dureraient un long temps sans être réparée ou remplacée, selon l'université.

L'équipe croit que des avances dans le processus de collage chimique connu sous le nom de réticulation pour expliquer du nouveau l'étirage extrême et les propriétés autocuratives matériel. La réticulation, qui implique de relier les chaînes linéaires des molécules liées dans un modèle de style du filet, a précédemment rapporté un bout droit de dix fois en polymères.

L'équipe a créé une série de structures a appelé des ligands des molécules organiques qui attachent aux brins courts de polymère dans leur réticulation. Les ligands se sont joints pour former de plus longues, comme un ressort chaînes de polymère. Ils ont ajouté les ions en métal, qui sont chimiquement attirés aux ligands. Quand le matériel est tendu, les noeuds se desserrent, permettant aux ligands de séparer. Mais une fois détendue, l'affinité entre les ions en métal et les ligands tire le filet tendu. Le résultat est un élastomère fort, étirable et à réparation automatique, selon l'université.

« Chaque ion en métal lie au moins à deux ligands, ainsi si un ligand se casse loin d'un côté, à l'ion en métal peut toujours être relié à un ligand de l'autre côté, » Bao a expliqué dans la déclaration. « Et quand l'effort est libéré, l'ion peut aisément rebrancher avec un autre ligand s'il est assez étroit. »

En variant la quantité ou le type de métal, l'équipe a constaté qu'ils pourraient régler avec précision le polymère pour être plus extensibles ou guérir plus rapidement. Pour la version qui a dépassé les limites de machine de mesure, elles ont diminué le rapport des atomes de fer aux polymères et aux molécules organiques.

Alors ils ont constaté que le polymère métal-supplémentaire pourrait contracter en réponse à un champ électrique. Une vidéo courte fournie par les expositions d'université comment cela fonctionne. L'équipe travaillera à la façon augmenter le degré auquel le matériel augmente et se contracte et le commande plus avec précision de sorte qu'il un jour pourrait être employé en tant que muscle artificiel.

« Le but n'était pas de faire le meilleur muscle artificiel, mais développer plutôt de nouveaux matériaux pour concevoir des règles pour les matériaux étirables et autocuratifs, » Bao a expliqué dans un rapport en la Science. « Le muscle artificiel est une demande potentielle de nos matériaux. »

D'autres chercheurs ont été durs aux matériaux de travail qui pourraient comporter le muscle artificiel et l'os autocuratif. Une équipe chez Université de Northwestern développe un polymère qui a les compartiments rigides et mous de nanoscale, lui permettant de soulever des objets. Le matériel a pu potentiellement être employé pour fournir des drogues, des biomolécules, ou d'autres produits chimiques. En outre, il pourrait être employé pour créer des matériaux capables d'à réparation automatique.

Les chercheurs à l'Université du Michigan ont créé une sphère de polymère qui livre une molécule spécifique pour désosser des blessures pour les aider à guérir.

Bao travaillait déjà à créer la peau artificielle qui pourrait être employée pour reconstituer quelques capacités sensorielles aux gens avec les membres prosthétiques. Son équipe a précédemment créé flexible mais les polymères fragiles, cloutés avec des capteurs de pression pour détecter la différence entre une poignée de main et un atterrissage de papillon, l'université ont indiqué.