6. 8. 2020

14.12.2019 8.12, Rubrika: Co bychom měli vědět o vodě

Biologicky inspirovaný hydrogel po zahřátí ztvrdne 1 800krát

Obyvatelé horkých pramenů a zřídel fungují při teplotách ranní kávy. Jejich proteiny inspirovaly tvůrce nového hydrogelu, který po zahřátí nezměkne, ale naopak brutální ztvrdne a zpevní se.

Píše o tom populárně-vědecký server osel.cz., s tím, že takový materiál by se mohl uplatnit třeba v ochraně motoristů či cyklistů anebo při stavbě budov. Je až k neuvěření, jak inspirativní jsou pro nás extremofilové, obyvatelé extrémních prostředí na Zemi, v nichž byste zaručeně nechtěli být ani chvilku. Ke svému životu si pořídili pozoruhodné adaptace, k nimž, naštěstí, nemají autorská práva. Těmito drsnými mikroorganismy se inspiroval i tým japonských vědců Hokkaido University, který vyvinul doposud nevídaný hydrogel.

Když zahřejete prakticky každý polymer na světě, tak to rozvolní jeho strukturu a takový materiál změkne nebo se i zdeformuje. Jenomže nový polymerový hydrogel udělá přesný opak. Když ho zahřejete na 60 °C tak nesmírně ztvrdne, asi 1 800krát. V pokojové teplotě je tenhle materiál měkký a průhledný. Po zahřátí na 60 °C se zneprůhlední, ztvrdne jako kámen a také se velice zpevní.

Jian Ping Gong a její kolegové našli inspiraci u proteinů, jimiž jsou vybaveni extremofilové v extrémně horkém prostředí. Tyhle organismy žijí v teplotách, v nichž by se normální stvoření uvařilo. Jejich proteiny to ale zvládají a zůstávají stabilní a funkční i ve velmi vysokých teplotách. Vědci k poctě extremofilů vyvinuli levný a bezpečný hydrogel, který je založený na polyakrylátu, smícháním kyseliny polyakrylové a roztoku acetátu vápníku. V obou případech jde o běžné dostupné a využívané látky. Kyselina polyakrylová se za normálních okolností chování jako obyčejný polymer a po zahřátí změkne. Když se ale setká acetátem vápníku, tak tato látka interaguje s polyakrylovými skupinami na povrchu polymeru, což zásadně změní vlastnosti výsledného materiálu.

Když se extrémofilní hydrogel zahřeje na teplotu kolem 60 °C, tak dojde k jeho dehydrataci, posílí se jeho iontové vazby a stane se z něj velmi tvrdý plast. Je nejenom 1 800krát tvrdší než nezahřátý hydrogel, ale také 80krát pevnější a 20krát průrazuvzdornější. Když badatelé aplikovali tento hydrogel na materiál ze skleněných vláken, tak získali materiál, který byl za pokojové teploty měkký. Když ho pak ale dřeli o asfalt po dobu 5 sekund při rychlosti 80 kilometrů za hodinu, tak se rychle zahřál a děsivě ztvrdl. Po bližším prozkoumání na něm nebylo dření o asfalt téměř vůbec znát.

Test s asfaltem samozřejmě nebyl náhodný. Podle badatelů by podobné rychle tvrdnoucí materiály mohly najít využití například i jako sofistikovaný ochranný prvek pro účastníky dopravního provozu, které by chránil v případě nehody. Další využití by mohl nalézt například v oknech, kde by mohl absorbovat teplo a udržovat tím vnitřky budov chladnější.

Zdroj: www.osel.cz., Literatura: Hokkaido University 4. 12. 2019, ilustrační foto (Yellowstone, typický biotop extremofilů), autor Jim Peaco, National Park Service.

14.12.2019 8.12, Rubrika: Co bychom měli vědět o vodě, Podnikání s vodou a zákony

Aktuality

VIDEOROZHOVOR

více >

Fotoblog

více >

MYSLIVECKÝ RYBNÍK, KornaticeMYSLIVECKÝ RYBNÍK, Kornatice
Autor: Nina Havlová

Videoreportáž

více >

Kalendář Akcí

<<Srpen 2020>>
PÚSČPSN
27 28 29 30 31 1 2
3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23
24 25 26 27 28 29 30
31 1 2 3 4 5 6