Исследователи из Северо-Восточного университета (США) разработали самовосстанавливающийся гидрогель, который также полностью пригоден для вторичной переработки. Работу выполнили профессор химии и химической биологии Диего М. Альсате-Санчес и аспирантка Дженна Кинг. Статья опубликована в журнале Advanced Materials.
Гидрогели накапливают много воды в сети длинных молекулярных цепочек — полимеров. Их структуру укрепляют поперечные связи, которые образуются, когда короткие молекулы-сшивающие агенты соединяют длинные цепи. Эти связи — химический суперклей, разорвать который крайне сложно.
Альсате-Санчес и Кинг заменили постоянные связи на обратимые. Это открыло путь к замкнутому циклу переработки: ученые смогли разобрать всю полимерную сеть, восстановить компоненты и снова собрать исходный гидрогель. Переработанные версии иногда показывали лучшие результаты, чем первоначальные.
Секрет контроля момента разрыва связей — в кислотности среды. Как только она превышает порог, связи рвутся. В остальное время материал остается целым. Самовосстановление связано с ролью воды: при образовании сшивок выделяется дополнительная вода, которая поддерживает связи в динамическом состоянии — они постоянно разрушаются и восстанавливаются.
В ходе испытаний гидрогель разрезали пополам и соединили. Примерно через 15 минут разрыв начал исчезать.
Материал мягкий, желеобразный, но прочный внутри. Это делает его пригодным для контактных линз, перевязочных материалов, подгузников, охлаждающих масок, доставки лекарств и очистки воды. Проблема обычных прочных связей — необратимые отходы. Новый же гидрогель распадается, когда нужно, и остается прочным в остальное время.
Ранее ученые создали инъекционный гидрогель для быстрого заживления ран.