БАЙГАЛИЙН БОЛОН СИНТЕТИК МАТЕРИАЛЫН ЯЛГААГ АРИЛГАХ ТЕХНОЛОГИЙН ШИНЭ ПРОЦЕСС
Амьд организм дах арьс, мөгөөрс, шөрмөс зэрэг материалууд
нь биеийн жин болон хөдөлгөөнийг дэмжиж чадахуйц тэсвэртэй хирнээ хэр барагтаа
тасархааргүй уян хатан байдаг. Ийм онцгой шинж чанар бүхий синтетик материалыг
гарган авах нь тийм ч амар зүйл биш юм. Швейцарь дах шинжлэх ухаан, технологийн
институт EPFL (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne) – ийн эрдэмтэд уг
материалтай нилээн төстэй бат бөх хийгээд уян хатан полимер материалыг гарган
авах шинэ аргыг боловсруулсан байна.
Синтетик гидрогел нь ерөнхийдөө хоёр төрөлд хуваагддаг. Эхний төрөлд цонхны
шил болон зарим төрлийн полимерууд орох бөгөөд шинж чанарын хувьд хатуу,
ачаалал даахуйц боловч энерги шингээхдээ муу. Өчүүхэн хагархай, ан цав ч бүтцэд
тэр чигээр нь тархах боломжтой. Хоёр дах төрлийн материалууд нь хагаралт,
цууралтанд илүү тэсвэртэй боловч хүнд ачаа даахааргүй хэтэрхий зөөлөн байдаг. Харин
коллаген мэтийн уураг болон биологийн материалуудын нэгдэл нь бат бөх, хагаралд
тэсвэртэй шинж чанаруудыг хоёуланг
нь агуулсан байдаг. Энэ шинж чанар нь сүлжмэл бүтэцтэй холбоотой.
EPFL – ийн Зөөлөн материалын лабораторын дэд профессор мөн уг өгүүллэгийн зохиогч Эстер Амстад (Esther Amstad) хэлэхдээ “Бидэнд янз бүрийн хэмжээс дахь синтетик материалын бүтцийг хянах боломжтой болоход хугацаа их шаардлагатай” байна гэжээ. Амстадын баг байгаль дээрхи материалуудаас санаа аван синтетик материал гарган авах шинэ арга замыг олсон байна. Байгаль дээр коллагены бүтцийн үндсэн блок(мономер)-ууд тусдаа хэсгүүдэд хуваагдсан байдлаар, нарийн эрэмбэ дарааллаар байршдаг. Энэ процесс нь материалын эцсийн бүтэц болон дотоод зохион байгуулалтыг маш сайн хянах боломж олгодог. Үүнтэй ижил арга замыг ашиглан өөрсдийн мономерүүдийг хэсэг хэсэг болгон тэдгээрийг угсран төгс бүтцийг бий болгосон.
.png?w=1200)
Эхлээд тэд ус тосны дуслын тусламжтайгаар мономерүүдийг бүрхэж
хэсэгчилсэн байна. Дусал доторх мономерүүд хоорондоо холбогдон полимерийн
сүлжээ үүсгэдэг. Энэ тохиолдолд микро бөөмүүд тогтвортой боловч хоорондын
харилцан үйлчлэл сул тул материал хоорондоо сайн барьцалдахгүй. Иймд дараагийн
алхамд тэд микро хэмжээст бөөмүүдээрээ өөр төрлийн мономерт шингээн зуурмаг
хэлбэрт оруулжээ. Үүнийг адилтгавал элсийг хэвэнд хийж дүрс үүсгэхийн тулд бага
зэрэг норгодогтой адил.
Тэд 3 хэмжээст хэвлэмэл зуурмагаа гарган авч улмаар хэт
ягаан цацрагаар үйлчилсэн байна. Ингэснээр хоёрдугаар алхамд нэмсэн
мономерүүд полимержинэ. Эдгээр шинэ полимерүүд өмнө нь бүрэлдсэн
полимерүүдтэйгээ сүлжилдэн зуурмагийг улам бэхжүүлдэг. Үр дүнд нь материал маш
бат бөх болно. Уг аргаар гарган авсан 3 мм өргөнтэй гуурсыг сунгахад 10кг
хүртэл ачааг тэсвэрлэхээс гадна 80кг ачаагаар дарахад бүтцэнд ямар ч гэмтэл үүсэхгүй
уян хатан байна.
Энэхүү нээлт нь
амьд эд эсийн шинж чанарыг дуурайсан материалууд маш чухал зөөлөн роботын
салбар, цаашлаад үе шилжүүлэн суулгах хагалгаанд зориулагдах биологийн хувьд
тохиромжтой материал хөгжүүлэхэд ашиглагдаж болохуйц нээлт юм.
Matteo Hirsch et al. “3-D Printing of
Strong and Tough Double Network Granular Hydrogels”, Advanced
Functional Materials (2020). DOI: 10.1002/adfm.202005929
Эх сурвалж: https://phys.org/news/2020-11-narrows-gap-natural-synthetic-materials.html
Мэдээг бэлтэгсэн Материал судлалын салбарын ЭШДаА Б.Энхмэнд