Все новости

Ученый из МГУ создал искусственную кожу хамелеона

Растягивая или сжимая новый материал, можно добиться изменения его цвета по тем же принципам, что используют хамелеоны.

Международная группа ученых при участии Дмитрия Иванова из МГУ им М.В. Ломоносова создала полимер, имеющий те же свойства, что и кожа живых существ. Неожиданным побочным эффектом оказалось то, что такой полимер при растяжении менял свой цвет, как кожа хамелеона. Соответствующая статья опубликована в Science.

Для нормального протезирования целого ряда тканей человека требуются материалы со свойствами, которые до сих пор у искусственных заменителей получить не удавалось. Например, необходимо, чтобы в норме мягкий материал при растягивании становился более прочным и жестким. Именно это свойство позволяет оставаться нашей коже целой при резких движениях. Проблема существующих полимерных «тканей» в том, что если они демонстрирует нужную прочность, то недостаточно растяжимы, а если достаточно растяжимы, то недостаточно прочны или жестки в натянутом состоянии.

Авторы новой работы создали сополимер из полиметилметакрилата (на его основе получают оргстекло) и полидиметилсилоксана (добавка во многие эластомеры, а также пищевая добавка E900). Причем новый материал воспроизводит структуру кожи — полиметилметакрилат распределен в матрице на базе полидиметилсилоксана, играющего роль «мягкого скелета». Пока «искусственная кожа» находится в покое, она мягкая. Но при растяжении расстояние между полиметилметакрилатными и полидиметилсилоксановыми компонентами в сополимере начинает увеличиваться, и за счет этого свойства материала резко меняются — он становится заметно жестче. Кривая нарастания его жесткости у экспериментаторов получилась очень близкой к кривой для свиной кожи.

Неожиданным побочным эффектом растяжения для материала оказалось изменение его цвета, происходящее практически мгновенно. С физической точки зрения оно объясняется тем, что когда расстояние между разными компонентами сополимера меняется, то изменяется и их способность поглощать падающие на них световые волны, поэтому после растяжения наружу отражаются волны другой длины (а соответственно, и цвета), чем в покое. Показатель этот варьируется в широком диапазоне, как в коже хамелеонов. Она также меняет свой цвет в зависимости от степени растяжения, задаваемой сокращением мышц хамелеона (впрочем, это не единственный механизм).

Новый материал быстрее всего может быть внедрен в медицине. Он похож на кожу по механическим параметрам и при этом безвреден для организма человека (его компоненты давно известны, и часть из них — пищевые добавки). Однако он найдет себе применение и в других областях, например в активном камуфляже — в накидках, меняющих свой цвет в зависимости от окружающего фона.