Hàm lượng nước cao trong hydrogel thích hợp để sử dụng trong cơ thể con người, đồng thời mang lại cho chúng đặc tính co giãn và tự phục hồi có thể được sử dụng trong robot, kính áp tròng tiên tiến, mô nhân tạo và chữa lành vết thương. Các tác giả của nghiên cứu mới này đã tìm cách mở rộng những khả năng này bằng cách điều chỉnh cấu trúc phân tử bên dưới.

Tiến sĩ Zehuan Huang, tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết: “Để tạo ra các vật liệu có các đặc tính cơ học, chúng tôi sử dụng các liên kết chéo, nơi hai phân tử được liên kết với nhau thông qua một liên kết hóa học. Chúng tôi cũng sử dụng chất liên kết ngang có thể đảo ngược để tạo ra hydrogel mềm và co giãn, nhưng việc tạo ra một hydrogel cứng và có thể nén được rất khó và việc thiết kế một vật liệu với các đặc tính này là hoàn toàn trái ngược với trực quan.”

Để đạt được điều này, các nhà khoa học đã chuyển sang nghiên cứu phân tử hình thùng, chúng "còng tay" các cặp phân tử khác lại với nhau bên trong khoang của nó. Sau đó, họ sử dụng các phân tử được thiết kế đặc biệt để ở bên trong khoang này lâu hơn bình thường, có tác dụng giữ cho mạng liên kết chặt chẽ và cho phép nó thay đổi từ trạng thái giống như cao su sang trạng thái giống như thủy tinh siêu cứng, chống vỡ.

Một loại hydrogel "siêu thạch" mới có thể chịu được lực nén cao mà không bị nghiền nát.

Theo nhóm nghiên cứu, điều này giúp "siêu thạch" có thể chịu được lực tương đương với một con voi đứng trên đó mà không bị đè bẹp. Nhóm nghiên cứu đã đưa vật liệu vào thử nghiệm bằng cách chạy ô tô qua nó để chứng minh cách nó có thể trở lại hình dạng ban đầu.

“Với hàm lượng 80% là nước,bạn sẽ nghĩ nó sẽ vỡ ra như một quả bóng nước, nhưng không phải vậy nó vẫn nguyên vẹn và chịu được lực nén rất lớn,” Giáo sư Oren A. Scherman, người đứng đầu cuộc nghiên cứu cho biết.

Các nhà khoa học cũng sử dụng vật liệu mới này để chế tạo một cảm biến áp suất cho các chuyển động của con người, chẳng hạn như đứng, đi bộ và nhảy. Hiện họ đang tiếp tục phát triển vật liệu này với mục đích thích ứng với các ứng dụng y sinh học, chẳng hạn như thay thế sụn và robot mềm tiềm năng.

Hà My