By Пружні і м’які гідрогелі мають несподівано широкий спектр застосувань: з них можна виробляти як контактні лінзи, так і споживчі товари. Спільною характеристикою цієї групи матеріалів є внутрішня структура, яку творить насичена водою мережа переплетених полімерних ланцюжків. Нещодавно фахівці розробили нову групу матеріалів з подібною будовою, котрі завдяки численним перевагам, наприклад значній витривалості, імовірно, знайдуть ще більше застосувань. Йдеться про так звані «іоногелі», котрі можливо дозволять отримати довговічніші акумулятори – пише Софі Бушвік у часописі Scientific American.
У випадку з іоногелями скелет з мереживних полімерів насичений не водою, а іонною рідиною, що складається з плюсових та мінусових іонів, які є, наприклад, складниками всім відомої кухонної солі. Відмінність полягає в тому, що іонна рідина при кімнатній температурі не творить кристалів, які набувають сталої форми. Але в свою чергу сильне взаємне притягання іонів призводить до того, що іонна рідина не випаровується так, як вода. Між іншим, завдяки притяганню поміж іонами насичені іонною рідиною полімери є витривалішими, ніж гідрогелі.
Майк Дайкі, інженер-хімік з Університету штату Північної Кароліни та його співробітники розробили новий метод отримання іоногелів з механічними властивостями, які вони окреслюють як «найкращі матеріали цього класу». Вони стійкіші до розривів, ніж хрящова тканина чи натуральна ґума, а водночас залишаються м’якими та розтяжними. (Дайкі пояснює, що один з видів іоногелів може в результаті розтягування збільшити свою довжину навіть у сім разів; це результати практично удвічі кращий, ніж у випадку ґумової плівки.) Нові розроблені дослідниками іоногелі, як і інші матеріали з тієї групи, проводять струм і залишаються стабільними при зміні температури. Під впливом нагрівання відбувається ще й самолікування механічних пошкоджених, як то розрізи і розриви. Новий матеріал було описано в у статті, опублікованій нещодавно в “Nature Materials”.
«Прозорі іоногелі володіють дуже добрими механічними властивостями, а додатково їх вирізняє ще й легкість отримання» – підкреслює Ксуанге Жао, інженер-механік з Массачусетського технологічного інституту, котрий заново пробудив зацікавлення цією темою, але не брав участі у згаданих дослідженнях. Інші науковці знайшли власні рецепти для отримання іоногелів, але вони зазвичай потребують багатоетапних процесів або ж складних реагентів. Дайкі та його співробітники просто перемішали іонну рідину зі складовими часточками (мономерами) двох різних полімерів, а потім за допомогою світла ініціювали процес полімеризації, тобто поєднання мономерів у ланцюги. «В цьому випадку один плюс один рівне 100 – жартує Дайкі. – Беремо два матеріали, котрі самі по собі нічим особливим не вирізняються, але після поміщення їх у новому середовищі утворюють щось неймовірно витривале».
Прості у виробництві іоногелі мають шанс отримати чимало застосувань. Їхня витривалість і еластичність роблять їх хорошими кандидатами для бамперів і захисних подушок, що захищають від наслідків автомобільних аварій чи вибухів. Оскільки перехід в тверде тіло відбувається під впливом світла, то неполімеризований розчин міг би використовуватися у принтерах 3Dдля виготовлення елементів високої витривалості. В свою чергу, наявність іонів, що уможливлює проходження струму, є аргументом на використання іоногелів у акумуляторах, в яких, на думку дослідників, вони збільшили б стійкість проти деградації, порівняно із використовуваними нині рідкими електролітами.
Дайкі підкреслює, що це лише кілька із передбачених аплікацій. «Коли ми володіємо матеріалом простим у виробництві і таким, що має численні переваги, – додає вчений – то напевно знайдуться й застосування, котрі зараз сягають поза мою уяву».
