Ga er op springen of rij er met een auto overheen; dit materiaal, dat voor 80 procent uit water bestaat, is toch niet kapot te krijgen.

Het vakgebied materiaalkunde heeft een wat stoffig imago. Ten onrechte, want er wordt heel wat interessants ontwikkeld op dit vlak. Neem dit geleiachtige materiaal dat wetenschappers van de Britse Cambridge University maakten. Het voelt ‘flubberig’ aan, is uiterst flexibel maar tegelijkertijd ook ontzettend taai. En zo’n materiaal heeft toepassingen in de zachte robotica, de bio-elektronica of kan zelfs als vervanger van kraakbeen worden gebruikt. Dat schrijft het team in vakblad Nature Materials.

Lees ook:

• Deze kever is niet kapot te krijgen
• Kunsthuid loopt blauwe plekken op
• Veroveren hydrogels binnenkort de medische wereld?

Hydrogels

De ‘super jelly’, zoals de onderzoekers het materiaal noemen, is een hydrogel. Zoals de naam al doet vermoeden, bestaan hydrogels voor het grootste gedeelte uit water: meestal voor meer dan 80 procent. Het water zit rondom een driedimensionale structuur van polymeren die hydrofiel zijn. Dit betekent dat de moleculen erin water aantrekken, als een spons. Dat absorberend vermogen is een van de redenen dat hydrogels voor belangrijke dingen inzetbaar zijn, zoals voor het repareren van beschadigde weefsels.

Maar die rekbare, rubberachtige eigenschappen van hydrogels hebben ook een nadeel: ze zijn niet bestand tegen grote druk. Zet er een flink gewicht op en het materiaal wordt geplet. Daar bedachten de Britse onderzoekers wat op.

Crosslinks

De eigenschappen van een materiaal zijn afhankelijk van hun moleculaire structuur. En dus bouwden de onderzoekers hun puddingachtige, maar sterke materiaal op uit crosslinkers. Hierbij zijn twee moleculen met elkaar verbonden door een derde ringvormig molecuul, een zogeheten cucurbituril.  De cucubituril werkt als een soort moleculaire handboei, hij houdt de twee andere moleculen gevangen. Hierdoor ontstaat uiteindelijk een stevig netwerk van moleculen dat bestand is tegen samendrukking.

Het team testte het rubberachtige, transparante materiaal door er met een 1200 kilo wegende auto meermaals overheen te rijden. Ook stond het voertuig een tijdlang stil op de ‘super jelly’. Het rubberachtige materiaal doorstond het allemaal. Bijzonder eraan is dat het doorschijnend is. Volgens het team zelf is dit de eerste keer dat er glasachtige hydrogels zijn gemaakt. Zo zie je maar; zo stoffig is de materiaalkunde niet.

Bronnen: Nature Materials, University of Cambridge

Beeld: University of Cambridge

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!