ИСТИНА

Проект направлен на создание и исследование нового типа полимерных материалов – нанокомпозитных гидрогелей, построенных на основе двойных полимерных сеток, которые обладают одновременно высокими механическими свойствами и способностью к самозаживлению и самовосстановлению. Ожидается, что при деформации гидрогеля связи в первой сетке будут разрываться, обеспечивая достаточную диссипацию энергии. Однако затем они будут способны заново формироваться, что придаст гелю способность к восстановлению механических свойств. Вторая сетка, образованная более прочными сшивками, будет обеспечивать упругость геля при деформации. Внедрение в двойную сетку наночастиц магнетита, которые будут служить мультифункциональными «лабильными» сшивками, позволит, с одной стороны, повысить прочность геля, а, с другой стороны, придаст сеткам восприимчивость к магнитному полю. В рамках проекта экспериментальные исследования будут проводиться параллельно с компьютерным моделированием, которое позволит предсказать механические свойства нанокомпозитного материала, объяснить наблюдаемые в эксперименте закономерности и выявить оптимальные условия для получения материала с требуемыми характеристиками. Актуальность проекта связана с высокой потребностью в создании новых высокопрочных «мягких» материалов, способных восстанавливать свои свойства даже после сильных разрушающих механических воздействий. Такие материалы могут стать основой «мягких» манипуляторов для устройств робототехники, перспективных для работы с деликатными и хрупкими объектами, что невозможно в случае использования «традиционных» жестких манипуляторов, сделанных из металла или пластика. Кроме того, важнейшими преимуществами «мягких» манипуляторов будут возможность изгибаться во всех направлениях в любой своей точке, что позволит добираться до мест, недоступных их жестким аналогам, а также их способность к самозаживлению и восстановлению механических свойств, что важно при дистанционной работе робота в местах, недоступных для человека.

The project is aimed at creating and studying a novel type of polymer materials - nanocomposite hydrogels built on the basis of double polymeric networks, which simultaneously possess high mechanical properties and the ability of fast self-recovery and self-healing. It is expected that upon the deformation of the hydrogel, the bonds in the first network will be ruptured, providing sufficient dissipation of energy and preventing the failure of the material. However, they will then be able to re-form, which will give the gel the ability to recover its mechanical properties. The second network, formed by stronger cross-links, will provide the elasticity of the gel upon deformation. Introduction of magnetite nanoparticles into the double network, which will serve as multifunctional "labile" cross-links, will, on the one hand, increase the strength of the gel, and, on the other hand, will impart to it the responsiveness to magnetic field. Within the framework of the project, experimental studies will be carried out in parallel with computer simulation, which will predict the mechanical properties of the nanocomposite material, explain the regularities observed in the experiments, and identify the optimal conditions for obtaining the material with the required characteristics. The relevance of the project is related to the high demand for the creation of new high-strength "soft" materials, capable of restoring their properties even after strong destructive mechanical influences. Such materials can serve as "soft" manipulators for robotics, that are promising for working with delicate and fragile objects, which is impossible with the use of "traditional" rigid manipulators made of metal or plastic. In addition, the most important advantages of "soft" manipulators will be: 1) the ability to bend in all directions at any point, that will allow them to reach places inaccessible to their hard analogs, 2) their ability to self-heal and recover mechanical properties, which is important for remote work of the robot in places inaccessible to human.