Порвался — и сразу зажил. Учёные создали "жидкого терминатора" — гель, который умеет самовосстанавливаться, тянется на 4600% и меняет цвет

Учёные из Тайваня представили новый материал — растягиваемый и самовосстанавливающийся гель, который меняет цвет при механическом воздействии или нагреве. Он сочетает прочность, способность к заживлению и встроенные сенсоры, что делает его перспективным для носимой электроники и мягкой робототехники.

Обычные мягкие материалы обычно либо хорошо тянутся, но легко рвутся, либо прочные, но не умеют восстанавливаться. Разработанный гель смог объединить эти свойства благодаря особому молекулярному дизайну.

Как отмечает портал Nanowerk , исследователи использовали механически взаимосвязанные молекулы ротаксаны — кольцеобразные структуры, скользящие вдоль «стержня». Они соединены в цепочки и работают как миниатюрные пружины.

К этим молекулам прикрепили флуоресцентный блок DPAC . В свободном состоянии он светится оранжевым, а при ограничении под действием деформации — синим. Таким образом, при растяжении геля его цвет заметно меняется под ультрафиолетом.

Материал встроили в полиуретановую основу с добавлением нанокристаллов целлюлозы. Эти прочные волокна образуют обратимые водородные связи, что обеспечивает самовосстановление структуры. При комнатной температуре повреждения заживают за несколько часов, а при лёгком нагреве — быстрее.

В экспериментах образцы выдерживали до 4600% растяжения, то есть 1 сантиметр геля можно было вытянуть до 46 сантиметров. При этом он оставался прочным и показывал стойкость в 142 МДж/м³ — почти в три раза выше аналогичного состава без ротаксанов.

Одной из ключевых особенностей стала двойная сенсорика. Гель меняет цвет не только при растяжении, но и при изменении температуры: в тепле он оранжевый, при охлаждении или нагрузке становится синим. Это позволяет «читать» распределение напряжения в материале по цвету.

По словам авторов, такое свойство открывает путь к использованию геля в носимых гаджетах, способных в реальном времени отслеживать нагрузку на тело. Он также подходит для мягких роботов, где нужны одновременно гибкость, прочность и чувствительность.

Среди перспективных применений называются искусственная кожа, биомедицинские имплантаты и электроника, устойчивая к повреждениям. Устройства смогут не только выдерживать удары и деформацию, но и показывать видимые признаки износа.

Фактически это «умный» материал, в котором микроскопические молекулы работают как амортизаторы и индикаторы напряжения. Его свойства уже подтверждены лабораторными испытаниями.

Исследование опубликовано в журнале Advanced Functional Materials .