Мочалка из высушенной люфы неожиданно вдохновила исследователей на создание нового синтетического материала. Разработанный ими полимер оказался не только легким, но и способен выполнять функции, недоступные обычным пластикам.
Ученые из Токийского университета представили новый синтетический материал, структура которого напоминает высушенную люфу — растительную мочалку. Этот полимер сочетает в себе прочность, гибкость и биофункциональность, оставаясь при этом лёгким и пористым.
По структуре он действительно напоминает волокнистую сеть натуральной мочалки. В сухом виде материал жёсткий, но при контакте с влагой становится эластичным. Он также чувствителен к изменениям кислотности среды: в зависимости от pH может становиться либо более твердым, либо мягким. Полимер пропускает жидкости, при этом задерживает вирусы и бактерии и даже разрушает вирусные частицы, делая его потенциально применимым в медицинской фильтрации и очистке воды.
Специалисты использовали синтетические аналоги природных компонентов, стремясь добиться большего контроля над функциональностью материала. Основой для нового вещества послужило соединение, близкое по свойствам к лигнину — природному компоненту древесины.
Новый полимер обладает высокой механической прочностью. При плотности 0,5 г/см³ он выдерживает нагрузку до 11 гигапаскалей — это примерно в четыре раза выше, чем у большинства распространенных пластиков аналогичной плотности. Обычно легкие материалы уступают по жесткости, но здесь удалось добиться обратного.
Синтез проходит в мягких условиях: используются вода, электрическое напряжение и простая смесь резорцина с альдегидом. При этом полимер самопроизвольно формирует пористую пленку — тонкую, прочную и пригодную для нанесения на различные поверхности. Дополнительная постобработка не требуется, что упрощает производство и делает его совместимым с промышленной рулонной печатью.
Авторы также работают над углеродной версией этого материала. Для этого мембрану подвергают термической обработке в инертной среде. Такая обработка делает материал пригодным для применения в миниатюрной электронике, включая производство микроконденсаторов и сенсоров.