Материал будущего графен подарил сверхчувствительность "жвачке для рук"

Детская игрушка Silly Putty вдохновила ирландских исследователей на создание нового сверхчувствительного материала.

Детская игрушка Silly Putty вдохновила ирландских исследователей на создание нового сверхчувствительного материала.
Фото AMBER/Trinity College Dublin.

G-putty поможет медикам своевременно реагировать на ухудшение состояния пациентов.

G-putty поможет медикам своевременно реагировать на ухудшение состояния пациентов.
Фото AMBER/Trinity College Dublin.

Детская игрушка Silly Putty вдохновила ирландских исследователей на создание нового сверхчувствительного материала.
G-putty поможет медикам своевременно реагировать на ухудшение состояния пациентов.

Детская игрушка для развития мелкой моторики, известная в США как Silly Putty (или "глупая замазка"), представляет собой что-то типа жвачки для рук – тягучего пластилина на основе кремнийорганического полимера, из которого можно слепить что угодно. Вещество нетоксично, не имеет ни запаха, ни вкуса, не прилипает к рукам и не пачкает поверхности.

Именно эта игрушка вдохновила ирландских исследователей на создание нового материала, получившего, по аналогии, название G-putty. Буква G означает графен, который и помог учёным из Тринити-колледжа совместно с коллегами из Научного фонда Ирландии AMBER создать эластичную чудо-разработку.

Для начала поясним, что сама по себе "глупая замазка" – это полимер со своеобразными свойствами, который был получен как побочный результат при экспериментах по созданию синтетических заменителей натурального каучука. Учёные предположили, что если соединить этот материал с графеном, он может приобрести новые свойства, в частности суперчувствительность.

Исследователи сконструировали крошечные листы графена толщиной примерно в 20 атомных слоёв и длиной до 800 нанометров и поместили их в полимер. Эти нанолисты создали микроскопическую сеть электрических проводников внутри материала. Так "глупая замазка" "поумнела", приобретя электропроводность.

G-putty поможет медикам своевременно реагировать на ухудшение состояния пациентов.

Эксперименты показали, что электрическое сопротивление G-putty изменяется в ответ даже на малейшее давление или деформацию, и эти изменения легко зафиксировать. К примеру, если нанести слой такого материала на кожу (грудь или шею человека) – там, где проходит артерия, он отреагирует на пульсацию крови. Таким образом, можно создать датчики для непрерывного контроля пульса, давления и даже дыхания человека.

Как отмечает ведущий автор исследования профессор Джонатан Коулмэн (Jonathan Coleman), подобные датчики будут в сотни раз чувствительнее любых современных медицинских приборов для мониторинга и диагностики здоровья.

"Устройство будет посылать данные по Bluetooth на смартфон, где приложение будет обрабатывать их и показывать частоту сердечных сокращений и уровень кровяного давления," — поясняет учёный. Эта информация поможет медикам быстро отреагировать и своевременно оказать пациенту помощь, если его состояние начнёт ухудшаться.

 

Впрочем, материал G-putty успешно прошёл и другие тесты, не связанные с медициной. Например, он зафиксировал "топот" паучьих лапок (а подопытный при этом весил всего 20 миллиграммов). По мнению авторов работы, такая чувствительность открывает новые перспективы использования графеновых датчиков и в других научных областях.

Опыты на пауках, кстати, оказались не так просты: по рассказам исследователей, они хотели провести сравнительный тест на двух пауках, но когда оставили их без присмотра, один просто съел другого. "Мы не предвидели таких трудностей работы с животными", — шутит Коулман, добавляя, что это, вероятно, станет единственным препятствием на пути к использованию G-putty.

Команда уже предпринимает шаги в направлении коммерциализации разработки, поскольку "графеновая замазка" очень проста в производстве и использовании, а кроме того, не требует больших затрат. Однако перед запуском широкого производства новинки необходимо будет провести новые исследования. К примеру, пока не ясно, насколько долго такой материал будет оставаться в рабочем состоянии.

Научная статья ирландских учёных с подробным описанием нового материала опубликована в журнале Science.

Напомним, что ранее исследователи нашли ещё одно полезное применение графену: благодаря ему, дисплеи на основе электронной бумаги станут цветными. Кроме того, российские учёные доказали: графен может стать идеальным материалом для создания плазменных приборов, способных обнаружить взрывчатые, ядовитые и другие органические вещества по наличию даже одной молекулы.