Ми звикли, що з часом матеріали стають слабшими, особливо якщо мова йде про каркаси і кріпак. Однак новий гель стає тільки міцнішим під впливом зовнішніх вібрацій і стресу - цей винахід може перевернути звичний підхід до будівництва.
За словами Аарона Ессер-Кана, який очолив дослідницьку групу, новий винахід - це «перший випадок, коли за рахунок механічної вібрації матеріал не втрачає міцність, але стає лише міцнішим»
Частиною натхнення для Ессер-Кана і його команди послужила здатність людських кісток адаптуватися до щоденних механічних навантажень. Не менш важливу роль також зіграв так званий п'єзоелектричний ефект. Він відноситься до пристроїв і матеріалів, які можуть сприймати механічну напругу і вібрацію і перетворювати їх на електричний заряд. Ми бачили, як цю технологію можна інтегрувати в взуття, дороги і клавіатури ноутбуків, але команда UC описує цей конкретний додаток як перший у своєму роді.
Дослідники почали з ідеї про те, що заряд, вироблений п'єзоелектричним ефектом, може бути використаний для запуску в матеріалі реакції, що підвищує його міцність. Тому вони почали експериментувати з різними хімічними складами, намагаючись отримати гель з правильними властивостями. Попрацювавши над десятками сумішей, команда в кінцевому підсумку знайшла переможця, що являє собою полімерний гель з сумішшю так званих тіоленових реакторів і п'єзоелектричних частинок оксиду цинку.
Цей матеріал може бути посилений за рахунок вібрації через частинки, які передають енергію та ініціюють тіоленову реакцію, яка призводить до створення нових поперечних зв'язків у матеріалі. В ході випробувань команда перетворила м'який гель на матеріал з жорсткістю, близькою до жорсткості внутрішньої частини кістки, що в 66 разів перевищує його власну міцність - всього лише піддавши його вібрації. Цікаво, що найсильніше матеріал зміцнився в тих місцях, де він піддавався найбільшому навантаженню.
Команда бачить багато можливостей застосування своєї розробки Наприклад - для побудови будівель, які стають міцнішими з віком, або для створення медичних імплантатів, які більш ефективно взаємодіють з організмом. Одна з дійсно багатообіцяючих областей - це клеї, наприклад, ті, які використовуються в аерокосмічній техніці для з'єднання різних матеріалів.