Wetenschappers zijn er voor het eerst in geslaagd om een materiaal te ontwikkelen dat gevoelig is voor aanrakingen en in staat is om zichzelf snel te repareren. Het materiaal is daarmee uitermate geschikt voor bijvoorbeeld protheses.

Wij weten niet beter dan dat onze huid aanrakingen kan waarnemen en aan ons brein kan doorgeven. En ook vinden we het heel gewoon dat onze huid zich nadat deze beschadigd is geraakt, herstelt. Maar wetenschappers die proberen om een materiaal te ontwikkelen met die twee eigenschappen, hebben wel ontdekt dat het zo simpel allemaal nog niet is. Toch is het nu gelukt om een materiaal te ontwikkelen dat aanrakingen kan ‘voelen’ en zichzelf repareert wanneer het kapot gaat.

Kapot..en nu?
Lezers die het wetenschappelijk nieuws al enige tijd op de voet volgen, zijn van dat laatste in eerste instantie wellicht niet zo onder de indruk. Er zijn toch al meer materialen die zichzelf kunnen repareren? Klopt helemaal. En toch is dit materiaal uniek, zo leggen de onderzoekers van de Stanford University in het blad Nature Nanotechnology uit. Veel materialen die zichzelf kunnen repareren, moeten daarvoor verhit worden. Dit materiaal kan zichzelf op kamertemperatuur helen. En in tegenstelling tot veel andere materialen is dat helen geen eenmalig proces: het materiaal kan zich keer op keer herstellen.

WIST U DAT…

…wetenschappers ook al plastic ontwikkelen dat ‘bloedt’ als het gewond is en zichzelf vervolgens herstelt?

Polymeer en nikkel
Daarnaast is het dus ook nog eens aanraakgevoelig. Om die twee kenmerken in één materiaal te kunnen stoppen, moesten stoffen gecombineerd worden. De onderzoekers gebruikten een polymeer bestaande uit lange kettingen moleculen die door waterstofverbindingen bij elkaar worden gehouden. Die verbindingen zijn niet zo sterk en dus breken de moleculen gemakkelijk. “Maar wanneer ze zich weer met elkaar verbinden, organiseren de verbindingen zich opnieuw en herstellen de structuur van het materiaal nadat het beschadigd is geraakt,” vertelt onderzoeker Chao Wang. Aan het polymeer werden kleine deeltjes nikkel toegevoegd. Hierdoor werd het materiaal niet alleen ietsje sterker, maar ging het ook geleiden. En dankzij die eigenschap kan het materiaal ‘voelen’: kleine veranderingen in druk op het materiaal leidt tot kleine veranderingen in de elektrische stroom die door het materiaal glijdt.

Experimenten
De eerste experimenten met het materiaal zijn veelbelovend. De onderzoekers sneden een stuk van het materiaal in tweeën en duwden de twee delen daarna gedurende enkele seconden tegen elkaar aan. Na ongeveer een half uurtje was het materiaal voor bijna 100 procent hersteld. “Zelfs de menselijke huid heeft dagen nodig om zich te herstellen,” vertelt onderzoeker Benjamin Chee-Keong Tee. “Dus ik vind dit best cool.” En zelfs wanneer onderzoekers het materiaal vijftig keer op dezelfde plek doormidden sneden, herstelde het zich nog.

Mogelijkheden
De toepassingen voor dit materiaal zijn eindeloos. Zo kan het gebruikt worden om protheses van te maken. Maar er zijn meer mogelijkheden. Het kan bijvoorbeeld ook verwerkt worden in elektrische apparaten die daardoor in staat zijn om zichzelf te repareren. Of op plekken waar het herstellen van een elektrische stroom lastig is en waar een materiaal dat zichzelf kan herstellen handig is: bijvoorbeeld in muren of auto’s.

Hoewel de eerste experimenten dus al best veelbelovend zijn, gaan de onderzoekers nog wel even door met hun werk. Zo blijkt het nikkel er bijvoorbeeld voor te zorgen dat de waterstofverbindingen zich niet altijd even goed herstellen. De onderzoekers willen daar een oplossing voor vinden. Ook zouden ze het materiaal graag transparant en rekbaar maken, zodat het gemakkelijk rond elektrische apparaten gewikkeld kan worden.