I ricercatori dell'Università di Hokkaido hanno sviluppato un idrogel che fa l'opposto dei materiali a base di polimeri, come bottiglie di plastica, normalmente fanno:il loro materiale si indurisce quando viene riscaldato e si ammorbidisce quando viene raffreddato. Le loro scoperte, pubblicato sulla rivista Materiale avanzato , potrebbe portare alla fabbricazione di indumenti protettivi per incidenti stradali e sportivi.

Takayuki Nonoyama e Jian Ping Gong dell'Università di Hokkaido e i loro colleghi sono stati ispirati da come le proteine ​​rimangono stabili all'interno di organismi che sopravvivono in ambienti a temperature estreme, come sorgenti termali e bocche termali di acque profonde. Normalmente, il calore "denatura" le proteine, alterando la loro struttura e rompendo i loro legami. Ma le proteine ​​all'interno dei termofili rimangono stabili con il calore grazie a interazioni elettrostatiche potenziate come i legami ionici.

Il team ha sviluppato un economico, gel poliacrilico atossico basato su questo concetto. Un gel composto da polielettrolita poli (acido acrilico) (PAAc) è stato immerso in una soluzione acquosa di acetato di calcio. Il PAAc da solo agisce come qualsiasi altro materiale a base di polimeri e si ammorbidisce quando riscaldato. Ma quando si aggiunge acetato di calcio, I residui laterali di PAAc interagiscono con le molecole di acetato di calcio, in modo simile a quanto avviene all'interno delle proteine ​​termofile, facendo in modo che PAAc agisca in modo molto diverso.

Il team ha scoperto che il loro gel originariamente uniforme si separa in una "fase" densa di polimero e in una sparsa di polimero all'aumentare della temperatura. Quando raggiunge una temperatura critica, in questo caso intorno ai 60°C, la fase densa subisce una disidratazione significativa che rafforza i legami ionici e le interazioni idrofobiche tra le molecole polimeriche. Questo fa sì che il materiale si trasformi rapidamente da morbido, idrogel trasparente ad un rigido, plastica opaca.

Il materiale riscaldato era 1, 800 volte più rigido, 80 volte più forte, e 20 volte più resistente dell'idrogel originale. Il passaggio da morbido a rigido era completamente reversibile riscaldando e raffreddando alternativamente il materiale. Inoltre, gli scienziati hanno potuto mettere a punto la temperatura di commutazione regolando la concentrazione degli ingredienti.

Hanno quindi dimostrato una possibile applicazione del materiale combinandolo con un tessuto di vetro intrecciato. Questo nuovo tessuto era morbido a temperatura ambiente, ma quando è stato tirato contro una superficie asfaltata per cinque secondi a una velocità di 80 km/h, il calore generato dall'attrito induriva il materiale con solo lievi abrasioni che si formavano sulla superficie di contatto.

Takayuki Nonoyama dice, "L'abbigliamento realizzato con un tessuto simile potrebbe essere utilizzato per proteggere le persone durante incidenti stradali o legati allo sport, Per esempio. Il nostro materiale potrebbe essere utilizzato anche come rivestimento per finestre che assorbe il calore per mantenere più freschi gli ambienti interni".

"Questo gel polimerico può essere facilmente realizzato in versatile, materie prime poco costose e non tossiche che si trovano comunemente nella vita quotidiana. Nello specifico, gli acidi poliacrilici sono utilizzati nei pannolini usa e getta e gli acetati di calcio sono utilizzati negli additivi alimentari, " Jian Ping Gong ha aggiunto. "Il nostro studio contribuisce alla ricerca di base su nuovi polimeri termosensibili, e alla ricerca applicata sui materiali intelligenti sensibili alla temperatura."