Как пишет National Academy of Sciences, речь идет о материале, который в лабораторных условиях неоднократно устранял разрушения расслоения – одну из главных проблем современных композитов. Такая технология может увеличить срок службы конструкций с нескольких десятилетий до сотен лет.
Современные волокнистые полимерные композиты широко используются в авиации, автоиндустрии и энергетике благодаря своей прочности и легкости. В то же время у них есть слабое место – расслоение слоев, которое постепенно разрушает структуру.
Профессор Джейсон Патрик отмечает, что эта проблема известна еще с 1930-х годов, а типичный срок службы таких материалов составляет 15-40 лет.
Новый композит выглядит как обычный материал, но внутри имеет специальный "самолечебный" слой, нанесенный с помощью 3D-печати. Он изготовлен из термопластичного полимера EMAA, который способен "запечатывать" трещины при нагревании.
Также материал содержит тонкие углеродные нагревательные слои. Когда через них проходит электрический ток, они разогревают структуру и активируют процесс восстановления – внутренние трещины буквально "свариваются" изнутри.
В испытаниях материал прошел 1000 циклов повреждения и восстановления за 40 дней непрерывной работы. Исследователи заявляют, что даже после сотен циклов прочность снижается очень медленно.
По оценкам авторов, при условии регулярного обслуживания материал может оставаться функциональным от 125 до 500 лет.
Наибольший эффект технология может иметь в возобновляемой энергетике. Лопасти ветровых турбин, которые сейчас часто заменяют из-за повреждений, смогут служить значительно дольше, уменьшая количество отходов.
Также материал может применяться в авиации, автомобилестроении и космических аппаратах, где ремонт или замена деталей чрезвычайно дороги.
Создан материал-осьминог, способный мгновенно менять форму, цвет и текстуру
Команда специалистов из Стэнфорда создала гибкий полимерный материал, способный быстро менять рельеф поверхности и цвет, формируя структуры мельче человеческого волоса. «Эти животные физически изменяют свое тело с точностью до микрона, и теперь мы можем динамически контролировать топографию материала — и связанные с ней визуальные свойства — в том же масштабе», — говорит первый автор работы, докторант Сиддхарт Доши.
Технология появилась отчасти случайно. Доши изучал наноструктуры на полимерной пленке с помощью сканирующего электронного микроскопа, а затем использовал те же образцы повторно. Оказалось, что области, облученные электронным пучком, ведут себя иначе, в частности, впитывают воду, по сравнению с участками, которых электроны не касались. «Мы поняли, что можем использовать электронные пучки для управления рельефом в очень мелком масштабе. Это определенно было счастливой случайностью», — признает Доши.
Принцип работы таков: с помощью электронно-лучевой литографии — технологии, широко применяемой в производстве микросхем — ученые создают на полимерной пленке участки с разной способностью поглощать воду. Когда пленка намокает, эти области набухают неравномерно, и на поверхности возникают сложные трехмерные узоры. В сухом состоянии материал остается абсолютно плоским. Специалисты даже воссоздали в миниатюре скалу Эль-Капитан из Йосемити — рельеф буквально «вырастает» из плоской поверхности при добавлении воды и исчезает после обработки растворителем.
Управляя степенью набухания, можно менять не только рельеф, но и оптические свойства материала — «переключаться» между глянцевой и матовой поверхностью. А если поместить тонкие металлические слои по обе стороны пленки, получаются так называемые резонаторы Фабри-Перо, которые выделяют волны света определенной длины. При расширении и сжатии пленки цвета меняются, превращая однотонную поверхность в яркую палитру узоров.
«Появление мягких материалов, которые могут расширяться, сжиматься и менять форму, может стать основой для создания принципиально новых инструментов в мире оптики», — отмечает один из руководителей исследования, профессор Марк Бронгерсма.
Пока подбор нужного цвета и текстуры для маскировки требует ручной настройки, но команда уже работает над автоматизацией с помощью компьютерного зрения и нейросетей, которые смогут анализировать окружение и подстраивать материал под него в реальном времени. Потенциальный спектр применения разработки выходит далеко за рамки камуфляжа: инновационный материал может использоваться для управления трением в микроробототехнике, создания гибких дисплеев для носимых устройств, в биоинженерии и даже искусстве.
Химики из России создали материал, позволяющий просвечивать ткани глубоко под кожей
Ученые создали материал, содержащий ионы металлов иттербия, тербия и европия и способный преобразовывать ранее недоступный диапазон инфракрасного излучения в видимый свет. Кроме того, полученное соединение нетоксично для живых организмов, благодаря чему может использоваться для визуализации тканей, лежащих глубоко под кожей. Разработка будет полезна в биомедицине для высокоточного наблюдения за процессами внутри организма в реальном времени.
Графическое резюме исследования / © Xiaolin Yu et al / Journal of the American Chemical Society, 2026В медицинской диагностике для наблюдения за живыми тканями в реальном времени все чаще используют светящиеся наночастицы. Они поглощают инфракрасный свет и в ответ на него испускают свечение видимого диапазона. Хотя такой свет из-под кожи невозможно увидеть невооруженным глазом, его могут зарегистрировать специальные детекторы. С их помощью по свечению наночастиц врач может отследить движение лекарства к опухоли, определить границы новообразования и оценить, как работает тот или иной орган.
Однако материалы, из которых сейчас изготавливают такие наночастицы, сложно синтезировать, и они разрушаются при длительном освещении. Из-за этого с их помощью не удается проводить длительные наблюдения, например, отслеживать перемещение лекарств по организму. Кроме того, существующие материалы светятся только в ответ на такие длины волн (примерно 980 нанометров), которые не позволяют заглянуть достаточно глубоко в ткани (в органы, лежащие глубоко под кожей), не повреждая их. Поэтому ученые ищут новые более стабильные и безопасные материалы для светящихся наночастиц.
Химики из Института неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН (Новосибирск) с коллегами синтезировали материал, который испускает яркое свечение в видимом диапазоне в ответ на глубоко проникающее в организм инфракрасное излучение с длиной волны 1960 нанометров. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of the American Chemical Society.
За основу для нового соединения авторы взяли металл-органический каркас — сложную конструкцию из ионов металлов и органических молекул. Ученые синтезировали каркас с ионами иттербия, тербия и европия. Эти металлы были выбраны не случайно: иттербий выступал в роли «антенны», улавливающей инфракрасный свет и передающей его энергию ионам тербия. Тот, в свою очередь, давал яркое зеленое свечение. Кроме того, часть энергии от тербия далее переходила к европию, который светился красным. Это позволило расширить спектр доступного излучения с чисто зеленого к другим оттенкам.
Свечение частиц полученного каркаса в желудке рыбы данио-рерио / © Xiaolin Yu et al. / Journal of the American Chemical Society, 2026
Авторы протестировали новый материал, введя его микрочастицы в желудок часто используемых в экспериментах рыб данио-рерио. Эксперимент показал, что соединение нетоксично для живых организмов и успешно работает в двух режимах. Частицы ярко светились под действием как стандартного инфракрасного излучения с длиной волны 980 нанометров, так и ранее недоступного даже для других материалов диапазона — 1960 нанометров. Последний способен проникать в живые ткани на большую глубину, и благодаря яркому ответному свечению новых наночастиц его удастся использовать для расширенной медицинской диагностики.
«Нам удалось преодолеть сразу несколько ограничений материалов-аналогов. Во-первых, новое соединение более стабильно и выдерживает интенсивное облучение без потери яркости. Во-вторых, сочетание трех металлов — иттербия, тербия и европия — позволяет гибко настраивать цвет свечения, просто меняя их соотношение. И, наконец, полученные материалы могут эффективно работать при облучении светом с длиной волны 1960 нанометров, что расширяет их возможности к применению в медицинской диагностике. В дальнейшем мы планируем оптимизировать структуру и методы синтеза каркасов, чтобы увеличить яркость излучения и снизить себестоимость материалов», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Андрей Потапов, доктор химических наук, главный научный сотрудник лаборатории металл-органических координационных полимеров Института неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН.
Два первых автора статьи рядом с прибором, на котором выполнялись исследования / © Андрей Потапов / Институт неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН.
В исследовании принимали участие сотрудники Университета ИТМО (Санкт-Петербург), Санкт-Петербургского государственного химико-фармацевтического университета (Санкт-Петербург), Санкт-Петербургского государственного педиатрического медицинского университета (Санкт-Петербург), Национального научного центра морской биологии имени А. В. Жирмунского ДВО РАН (Владивосток), Даляньского политехнического университета (Китай), Шанхайского университета (Китай) и Университета «Новый Узбекистан» (Узбекистан).
