Группа инженеров и химиков из Стэнфордского университета создала уникальный композитный пластик, одновременно обладающий чувствительностью к нажатию и способностью самостоятельно восстанавливать повреждения.

Долгое время попытки наделить материал этими двумя свойствами воспринимались как противоречивые требования. Восстановление структуры проще всего происходит у полимеров, являющихся диэлектриками, а чувствительность к нажатию подразумевает электропроводность материала и возможность регистрировать её изменения.

Прежние наработки в этой области демонстрировали довольно ограниченный потенциал самовосстановления у других материалов. Репарация происходила за длительный период, могла требовать специфических условий (например, нагрева) или выполняться однократно на данном участке.

Самовосстанавливающийся токопроводящий пластик (фото: L.A. Cicero)

Новый пластик органично сочетает в себе лучшие стороны предыдущих разработок. Он может быть легко интегрирован с электроникой, а после разрезания на части образец сращивается в течение получаса при комнатной температуре.

Более того, он не утрачивает свойства даже после многократного (десятки раз) разрезания на одном и том же месте. Для быстрого устранения повреждений с сохранением 75 процентов прочности достаточно и вовсе лишь на пару секунд прижать части друг к другу.

Изучение токопроводности материала после его разрезания и самостоятельной репарации повреждения (фото: L.A. Cicero)

Основу нового материала составляют молекулы полимеров, связанные слабыми водородными связями. К органическим молекулам добавлены наночастицы никеля. Деформация материала приводит к изменению расстояния между металлическими частицами и влияет на его электропроводность.

Исследователи сравнивают задачу передачи электронов между вкраплениями металла с попыткой человека перебежать мелкую речку, прыгая с камня на камень. Чем плотнее расположены камни, тем проще это сделать.

Разработка представляет большой интерес для робототехники, протезирования и устройств с сенсорным управлением. Материал пока недостаточно прозрачен, чтобы использоваться в сенсорных экранах, но “неубиваемые” тачпады, искусственная кожа роботов и датчики для умных протезов на его основе могут появиться в ближайшее время.