Εμπνεόμενοι από τον τρόπο που τα ανθρώπινα οστά και οι κοραλλιογενείς ύφαλοι τροποποιούν τα αποθέματα ορυκτών τους αντιδρώντας στα περιβάλλοντά τους, ερευνητές του Johns Hopkins University δημιούργησαν ένα αυτοπροσαρμοζόμενο υλικό το οποίο μπορεί να μεταβάλλει την ακαμψία του, αντιδρώντας με αυτόν τον τρόπο στην εφαρμογή δύναμης πάνω του.
Εμπνεόμενοι από τον τρόπο που τα ανθρώπινα οστά και οι κοραλλιογενείς ύφαλοι τροποποιούν τα αποθέματα ορυκτών τους αντιδρώντας στα περιβάλλοντά τους, ερευνητές του Johns Hopkins University δημιούργησαν ένα αυτοπροσαρμοζόμενο υλικό το οποίο μπορεί να μεταβάλλει την ακαμψία του, αντιδρώντας με αυτόν τον τρόπο στην εφαρμογή δύναμης πάνω του.
Η εξέλιξη αυτή μπορεί κάποια στιγμή να ανοίξει τον δρόμο σε υλικά που μπορούν να αυτοενισχύονται προκειμένου να ετοιμάζονται για άσκηση μεγαλύτερης δύναμης πάνω τους, ή για να σταματήσουν την πρόκληση περαιτέρω ζημιάς.
Η σχετική έρευνα δημοσιεύτηκε στο Advanced Materials. «Φανταστείτε ένα οστικό εμφύτευμα ή μια γέφυρα που μπορούν να αυτοενισχύονται όταν ασκείται μεγάλη δύναμη πάνω τους, χωρίς να απαιτείται επιθεώρηση και συντήρηση. Θα επέτρεπε ασφαλέστερα εμφυτεύματα και γέφυρες με ελάχιστες περιπλοκές, κόστη και χρόνο» λέει ο Σουνγκ Χουν Κανγκ, επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών (Hopkins Extreme Materials Institute) του πανεπιστημίου και senior author της έρευνας.
Ενώ άλλοι ερευνητές έχουν επιχειρήσει στο παρελθόν να δημιουργήσουν παρόμοια συνθετικά υλικά, αποτελούσε πάντα πρόκληση, καθώς τέτοιου είδους υλικά είναι δύσκολα και δαπανηρά ως προς τη δημιουργία τους, ή απαιτούν ενεργή συντήρηση όταν δημιουργούνται- επίσης έχουν περιορισμούς ως προς το πόση πίεση μπορούν να αντέξουν. Η χρήση υλικών με προσαρμοστικές ιδιότητες, όπως πχ στο ξύλο ή στα οστά, θα επέτρεπε ασφαλέστερα κτίρια, εξοικονόμηση χρήματος και πόρων και θα μείωνε τις επιπτώσεις στο περιβάλλον.
Τα φυσικά υλικά αυτορυθμίζονται χρησιμοποιώντας πόρους στο περιβάλλον τους- πχ τα οστά χρησιμοποιούν κυτταρικά σήματα για να ελέγχουν την πρόσθεση ή αφαίρεση ορυκτών από το αίμα γύρω τους. Εμπνεόμενοι από αυτά τα φυσικά υλικά, ο Κανγκ και οι συνάδελφοί του επεδίωκαν να δημιουργήσουν ένα σύστημα υλικών που θα μπορούσε να προσθέσει ορυκτά σε αντίδραση στην εφαρμοζόμενη πίεση.
Άρχισαν χρησιμοποιώντας υλικά που μπορούν να μετατρέπουν μηχανικές δυνάμεις σε ηλεκτρικά φορτία ως «ικριώματα», ελπίζοντας πως τα φορτία αυτά θα λειτουργούσαν ως σήματα για να αρχίζουν την ορυκτοποίηση τα υλικά, αξιοποιώντας ιόντα ορυκτών στο περιβάλλον. Οι ερευνητές βύθισαν ταινίες πολυμερών από τέτοια υλικά σε εξομοίωση σωματικού υγρού, με συγκεντρώσεις ιόντων αντίστοιχες αυτών που παρατηρούνται στο πλάσμα του ανθρώπινου αίματος. Στις επιφάνειες άρχισαν να σχηματίζονται ορυκτά, ενώ οι ερευνητές διαπίστωσαν πως ήταν δυνατός ο έλεγχος/ καθορισμός των ειδών ορυκτών που σχηματίζονταν, μέσω της ρύθμισης της σύνθεσης ιόντων του υγρού. Στη συνέχεια άσκησαν δύναμη, και διαπιστώθηκε πως οι τομείς που είχαν δεχτεί περισσότερη είχαν περισσότερη (αναλογική) συγκέντρωση ορυκτών.