Когда вы слышите слово «гель», у вас, вероятно, возникает образ чего-то шаткого и вязкого, например, косметического вещества или внутренней части матраса из пеноматериала с эффектом памяти. Но в мире научных исследований гели имеют более конкретное определение. Строго говоря, гели представляют собой трехмерные сети полимеров – цепочек молекул – с микроскопическими порами между этими химическими цепями. Природа и расположение этих полимеров наделяют гели различными функциями, ведущими к обычным применениям, таким как химическая фильтрация или доставка лекарств.
Создание гелей с полимерной сеткой трудно контролировать, поэтому они очень разупорядочены и содержат множество структурных несоответствий или дефектов. Они считаются неоднородными, что означает, что их формы сильно различаются в зависимости от структуры. Однако научный сотрудник Сян Ли и его коллеги нашли новый способ поддерживать высокий уровень порядка при изготовлении полимерных гелей. В результате получается гомогенный гель, более однородный по всей своей структуре, но при этом обладающий преимуществами высокопористого и податливого материала.
«Мы продемонстрировали, что на самом деле довольно легко синтезировать чрезвычайно однородную гелевую сетку», – сказал Ли. «Во-первых, мы плотно упаковали несколько звездообразных полимеров вместе в растворителе и добавили химические вещества, которые при активации соединяют эти звездообразные полимеры вместе. Мы активировали соединяющиеся или «сшивающие» химические вещества контролируемым образом; это, в свою очередь, привело к более упорядоченной сетке полимерного геля, чем можно было бы обычно ожидать от такого типа процесса."
Процесс изготовления, основанный на концепции, известной как просачивание связей, очень эффективен при создании упорядоченных гелевых сетей – настолько, что исследователи считают, что это заставляет их пересмотреть то, что на самом деле представляет собой гель. Ранее предполагалось, что гель содержит беспорядок и дефекты, однако это уже не ключевые свойства. Но вся эта работа не только ради создания чего-то нового; у него есть сильная цель, и он может привести к некоторым интересным достижениям.
«Заказанные, но гибкие гелевые сети могут использоваться в таких приложениях, как высокоэффективные химические фильтры, гибкие сенсоры, механические приводы, контролируемое высвобождение лекарств и даже сверхчистые оптические волокна», – пояснил Ли. "Мы хотим побудить других продолжить нашу работу и найти другие способы синтезировать новые полимерные гели на основе того, что мы начали. Хотя наш метод был очень специфическим, он закладывает основы для более общей экспериментальной платформы."