«Память» материалов использовали для управления их старением

Pixabay

Исследователи из Чикагского и Пенсильванского университетов использовали «память» некоторых материалов, чтобы осуществить их направленное старение. Статья ученых опубликована в журнале Science Advances.

В своей работе ученые исследовали материалы с неупорядоченной структурой. В отличие от веществ с упорядоченной внутренней структурой, они склонны выходить из равновесного состояния и постоянно меняться. Эти медленные изменения в совокупности называются старением материала. Этот процесс в целом нежелателен, так как приводит к деградации и разрушению материала.

Но ученые очень заинтересованы в исследовании этих систем, так как они могут трансформироваться в новые материалы с уникальными механическими свойствами. Одним из важных свойств, которые исследователи хотели бы контролировать, является реакция материала на приложения внешней силы. Большинство материалов имеют положительный коэффициент Пуассона: при сжатии становятся толще, а при растяжении — тоньше. Но есть и другой, более редкий класс материалов, которые, наоборот, становятся толще при растяжении и тоньше при сжатии. Они называются ауксетики. Ученые подозревают, что они лучше поглощают энергию и более устойчивы к разрушению.

В новом исследовании ученые хотели выяснить, можно ли использовать «память» неупорядоченного материала о предыдущих воздействиях, чтобы преобразовать его во что-то новое. Сначала авторы провели компьютерное моделирование материалов с положительным коэффициентом Пуассона под давлением и изменили некоторые атомные связи, чтобы понять, как сделать материал ауксетиком.

В результате авторы обнаружили, что это можно сделать, разрезая связи вдоль областей с наибольшим внешним напряжением. Используя эти выводы, команда ученых смогла дать «память» материалу под названием этиленвинилацетат. Это позволило контролировать старение вещества. Затем ученые превратили материал в ауксетик, увеличив внешнее давление на него, что препятствовало естественному старению.

По словам ученых, это совершенно новый подход в материаловедении. Он позволяет не только получать новые материалы с неупорядоченной структурой, но и управлять их свойствами, всего лишь изменяя приложенные извне напряжения. Этот подход также позволит создать и исследовать в лаборатории сложные биологические материалы с неупорядоченной структурой.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.