Материал будущего графен подарил сверхчувствительность "жвачке для рук"

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.

Фото AMBER/Trinity College Dublin.

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.