Хрящ - це м’яка волокниста тканина навколо суглоба. Хрящ охоплює обидва кінці суглоба, наприклад, коліно людини, так що вони можуть плавно рухатися один з одним, не носячи кісткової тканини знизу. Хрящ забезпечує захист від стискаючого навантаження при ходьбі, бігу або піднятті.
Зараз у статті, опублікованій у Wall Street Journal, дослідники з Лідського університету та Імперського коледжу в Лондоні оголосили, що вони повторили властивості хряща у синтетичному самосмажувальному матеріалі, який вимагає лише випадкового введення води.
Chen Gen: штучний" хрящ", новий несучий матеріал, що імітує природу
Насправді особливі несучі властивості хряща змусили вчених протягом багатьох років намагатися створити синтетичний матеріал із хрящовими властивостями. Але поки що їх результати неоднозначні. На початку спроб розробити штучні хрящові системи дослідники, як правило, зосереджувались на використанні гідрогелів. Гідрогелі як водопоглинаючий матеріал можуть дуже добре зменшити тертя, але погано працюють під тиском.
Зокрема, минулі матеріали - це пориста матриця, що складається з колагенового волокна, протеогліканового білка та еластинового волокна. Матрикс поглинає в’язку рідину, яка називається синовіальною рідиною, яка утворюється в суглобах. У міру руху суглобів взаємопов’язані хрящові поверхні поступово виділяють рідину для забезпечення змащення. Одна проблема полягає в тому, що після стиснення гідрогелю потрібен час, щоб відновити нормальну форму.
Зараз під керівництвом доктора СІАВАША солтанахмаді з Лідського університету вчені установи та Імперського коледжу Лондона застосували інший підхід. Вони все ще використовують гідрогель, який може поглинати і вивільняти мастила, але цей гель міститься в пористій матриці, яка називається полі-два метилсілоксани (PDMS).
Коли гідрогель / полімерний матеріал піддається силі стиснення, полімер може зробити мастильний гель витримкою, що в 14-19 разів перевищує його власну міцність. Насправді модуль пружності матеріалу близький до модуля пружності природного хряща.
Дослідники вважають, що здатність використовувати воду як ефективне мастило має широкий спектр застосування в таких областях, як виробництво енергії та медичне обладнання. Однак для цього зазвичай потрібен інший підхід, ніж звичайні інженерні системи, які зазвичай використовують мастила на масляній основі та покриття твердої поверхні. Цей проект допомагає їм краще зрозуміти ці вимоги та розробити нові інструменти для їх задоволення.
У майбутньому нові матеріали на основі хряща можуть кинути виклик багатьом традиційним інженерним системам мастила. Дослідження опубліковано в журналі Applied Polymer materials.
