ساخت بایونیک های منعطف و مستحکم با استفاده از هیدروژل های خود ترمیم-شونده و چندکارۀ ابریشم-گرافن
The Manufacture of Unbreakable Bionics via Multifunctional and Self-Healing Silk–Graphene Hydrogels
فیبروین ابریشم که از پیله های کرم ابریشم استخراج می شود، دارای استحکام کششی ویژۀ بسیار بالا (تقریبا 740 مگاپاسکال)، چقرمگی بالا، انعطاف پذیری خوب، و مقاومت عالی در برابر سایش و گسیختگی است. نکته مهمی که منجر به این خواص عالی می شود، به ورق های-بتای کریستالین سخت و دومِین های بسیار آمورف نسبت داده می شود که می توانند انرژی مکانیکی اعمال شده را در درون فیبروین دفع کنند و در نتیجه، به صورت همزمان سفتی و چقرمگی عالی حاصل می شود. انعطاف پذیری لایه های فیبروین موجب شده است که این ساختارها با مشخصات انحناوار بدن انسان، سازگار باشد و با تلفیق سفتی و چقرمگی، می توانند از شکست ناگهانی مکانیکی در برابر بارهای دینامیکی یا تحمل وزن، جلوگیری کنند. به این دلیل، مواد پایه ابریشم در بایوالکترونیک انعطاف پذیر مانند حسگرهای قلب، الکترودهای مغز، پوست الکترونیکی و همچنین ایمپلنت ها، به کار می روند.
بایوموادی که قادر به انتقال سیگنال در فواصل طولانی تری نسبت به ادوات ایستا، هستند، فرصت های بسیار جدیدی را انسان فراهم می کنند، از این طریق که این بایومواد می توانند رفتار بافت ها در انتشار اطلاعات را کپی کنند. همچین این بایومواد بایستی انعطاف پذیر باشند تا بتوان در بخش های انحناوار بدن از آن ها استفاده کرد. علاوه بر آن، بایومواد مورد استفاده در بایوالکترونیک، بایستی خواص الکتریکی و مکانیکی طبیعی، همراه با، توانیی خود-ترمیم شوندگی را مانند ارگان ها و بافت های طبیعی، داشته باشند. به این منظور، یک ساختار جدید ارائه شده است که می تواند خواص مورد نظر را تلیق کند و در بایونیک به کار رود. این کار پژوهشی که در مجله Advanced Materials منتشر شده است، فیبروین ابریشم و گرافن اکساید احیا شده را میکس می کند. محققین این مقاله، این کامپوزیت را CareGum (چسب مراقبتی) نامیده اند و در چسب فنولی به کار برده اند تا پیوندهای هیدروژنی شاخه وار و فداشونده، ایجاد شوند. شکل گیری پیوندهای شاخه وار موجب ایجاد چقرمگی مکانیکی بسیار بالا، ظرفیت افزایش طول فوق العاده و رکورددار (تقریبا 25000 درصد)، سازگاری عالی با سطوح پیچیده، قابلیت پرینت 3-بعدی، افزایش ده برابری رسانایی الکتریکی، و افزایش چهاربرابری مدول یانگ نسبت به اجزای ابتایی، می شود. با بهره بردن از این خواص ویژه و عالی، محققین توانسته اند یک دستکش بایونیک مقاوم و خود-ترمیم شونده را برای حس حرکات دست و انتقال سینگال، توسعه دهند. در واقعا، این کامپوزیت یک ماده پیشرفته و جدید است که کاربردهای چشمگیری در زمینه هایی مانند سایبروگانیک (آدم مکانیکی)، بایونیک، رباتیک نرم، فصل مشترک انسان-ماشین، پرینت 3-بعدی ادوات الکترونیکی، و بایوالکترونیک انعطاف پذیر، داشته باشد.
