Учёные создали водные жидкие металлы для ритмичных бионических тканей
Исследовательская группа под руководством профессора Лю Цзина из Технического института физики и химии Китайской академии наук совместно с коллегами из Университета Цинхуа совершила прорыв в создании ритмичных агломератов, подобных биологическим тканям, из двух неодушевлённых жидких материалов — воды и жидкого металла. Исследование опубликовано 27 июля в журнале Matter.
Проблема имитации биотканей
Биологические ткани — сложные системы, которые имитировали различными материалами, но никогда не превосходили. Фундаментальная проблема многих существующих биомиметических объектов — отсутствие водных свойств и биоритмов, управляющих их физиологическими функциями.
Новый подход: гидратированные агломераты жидкого металла
Для решения этой проблемы учёные применили синергетический механизм in situ восстановления и электрохимической сварки. Созданные гидратированные агломераты жидкого металла (HLMAs) сохраняли структурные особенности во время клеткоподобного роста, плавания, а также систолических и диастолических ритмов, напоминая физиологическую сцену «мозга в чане».
Принцип работы: обратимый редокс
Ключевой принцип — обратимая окислительно-восстановительная реакция запускает ритм HLMAs. Агломераты подвергаются ритмическому изменению физических свойств, одновременно достигая систолических и диастолических ритмов, подобно биологическим тканям во время сердцебиения и дыхательных колебаний.
Потенциал и перспективы
Исследование продемонстрировало уникальную способность жидкого вещества генерировать биоритмы благодаря его внутренним водным свойствам и пространственно-временным атрибутам. Ритмическая синергия HLMAs зависит от вариаций вещества, преобразования электрохимической энергии и передачи информации.
Наделённые ритмической природой, HLMAs задают новую парадигму для создания металлических бионических тканей, которые в будущем могут близко имитировать или даже превзойти биологические ткани.
Эта работа может стать отправной точкой для преодоления разрыва между искусственной материей и естественными биотканями, а также открывает широкие возможности для разработки продвинутых мягких роботизированных систем, таких как искусственные бьющиеся сердца, дышащие лёгкие, жидкий интеллект и, в конечном итоге, роботы, подобные «Терминатору».