เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย สิ่งกีดขวางทำให้ไฮโดรเจลแข็งและแกร่ง

เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย โพลีเมอร์ยืดหยุ่นสามารถยืดออกและปล่อยซ้ำๆ ได้โดยไม่ฉีกขาด และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานตั้งแต่ถุงมือแบบใช้แล้วทิ้งไปจนถึงลิ้นหัวใจ ข้อเสียเปรียบหลักของพวกเขาคือโดยทั่วไปสามารถทำให้แข็งหรือแข็งได้ แต่ไม่ใช่ทั้งสองอย่างในเวลาเดียวกัน ทีมงานของ Harvard John A Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) 

ได้พัฒนาพอลิเมอร์ยืดหยุ่นหรืออีลาสโตเมอร์

ซึ่งมีคุณสมบัติทั้งสองอย่าง วัสดุใหม่นี้สามารถนำไปใช้ในการใช้งานต่างๆ เช่น การสร้างเนื้อเยื่อขึ้นใหม่ กาวชีวภาพ การพิมพ์ชีวภาพ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้ และหุ่นยนต์อ่อน และอาจช่วยลดมลภาวะพลาสติกด้วยการเพิ่มความทนทานของผลิตภัณฑ์ที่ทำด้วยอีลาสโตเมอร์

โพลีเมอร์ถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยเชื่อมโยงหน่วยการสร้างของโมโนเมอร์เข้าด้วยกันเป็นลูกโซ่ ในการผลิตโพลีเมอร์ยืดหยุ่น โซ่เหล่านี้เชื่อมขวางด้วยพันธะเคมีโควาเลนต์ ครอสลิงค์เหล่านี้เชื่อมต่อโซ่โพลีเมอร์เพื่อที่ว่าเมื่อมีการใช้แรงเพื่อยืดอีลาสโตเมอร์ วัสดุจะกลับคืนรูปร่างของมันเมื่อแรงถูกขจัดออกไป ยิ่งเชื่อมขวางมาก ห่วงโซ่พอลิเมอร์จะสั้นลงและวัสดุที่แข็งขึ้น เนื่องจากพลังงานที่สะสมอยู่ในวัสดุลดลงทำให้เปราะ

พันธะพัวพัน นำโดยZhigang Suoนักวิจัยได้สร้างพอลิเมอร์ใหม่ของพวกเขาในขณะเดียวกันก็แข็งและเหนียวโดยใช้พันธะทางกายภาพมากกว่าพันธะเคมี พันธะประเภทนี้เรียกว่า entanglement และเป็นที่ทราบกันมานานแล้ว แต่จนถึงขณะนี้ มีเพียงคิดว่าจะส่งผลต่อความแข็งของพอลิเมอร์เท่านั้น ไม่ใช่ความเหนียว

ในงานของพวกเขา Suo และเพื่อนร่วมงานได้ประดิษฐ์พอลิเมอร์ซึ่งโซ่ทั้งหมดมีความยาวและ cross-link มีจำนวนมากกว่าด้วยความพัวพัน หลังทำหน้าที่เป็นสลิปลิงค์และทำให้โพลีเมอร์แข็งตัว แม้ว่าจะไม่ทำให้พอลิเมอร์เปราะ ซึ่งหมายความว่าเมื่อพอลิเมอร์ที่พันกันถูกยืดออก ความตึงที่ใช้จะถูกส่งไปตามโซ่หนึ่งและจากนั้นไปยังโซ่อื่นๆ อีกหลายๆ ตัวก่อนที่จะขาดโซ่

โมโนเมอร์ “แออัด”

นักวิจัยได้ศึกษาโพลีอะคริลาไมด์ไฮโดรเจล 2 ตัว – เครือข่ายโพลีเมอร์ 3 มิติที่สามารถกักเก็บน้ำได้มาก พวกเขาพบว่าพวกเขาสามารถทำให้เกิดสิ่งกีดขวางหลายอย่างในวัสดุโดยใช้สารตั้งต้นที่ทำจากสารละลายโมโนเมอร์เข้มข้นที่มีน้ำน้อยกว่าปกติถึง 10 เท่า โมโนเมอร์จึงถูก “อัดแน่น” ลงในสารละลาย ซึ่งบังคับให้พวกมันพันกันเหมือนเส้นด้ายพันกันจุนซู คิมและกัวเกา จางผู้ร่วมวิจัยคนแรกของการศึกษาอธิบาย “เช่นเดียวกับผ้าถัก โพลีเมอร์ยังคงรักษาความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันด้วยการพันกันทางกายภาพ” พวกเขากล่าว

เจลโพลีเมอร์สแนปและกระโดดได้ด้วยตัวเองทีมงานพบว่าไฮโดรเจลที่พวกเขาศึกษาอาจมีความแข็งมากขึ้นโดยไม่สูญเสียความแข็ง แท้จริงแล้วด้วยสิ่งกีดขวางเหล่านี้หลายร้อยชิ้น จำเป็นต้องมีการเชื่อมขวางทางเคมีเพียงไม่กี่ตัวเพื่อรักษาเสถียรภาพของพอลิเมอร์และป้องกันไม่ให้สายโซ่โพลีเมอร์หลุดออกมา ไฮโดรเจลยังมีแรงเสียดทานต่ำและทนต่อการสึกหรอสูง ซึ่งช่วยเพิ่มความทนทานและอายุการใช้งานของพอลิเมอร์ ข้อสุดท้ายนี้มีความสำคัญ เนื่องจากสามารถช่วยลดการใช้พลาสติกได้ Kim และ Zhang แนะนำ

มองไปข้างหน้า Suo และเพื่อนร่วมงานบอกPhysics Worldว่าขณะนี้พวกเขากำลังยุ่งอยู่กับการพัฒนาไฮโดรเจลที่พันกันสูงโดยใช้โพลีเมอร์ที่เหมาะสำหรับการใช้งานด้านชีวการแพทย์

เมื่อระบบไม่อยู่ในสมดุล ไดนามิกของระบบจะต้องขึ้นอยู่กับเวลาโดยไม่สำคัญ โดยสถานะของระบบจะพัฒนาอย่างต่อเนื่อง การขับรถโฟลเก้กระตุ้นไดนามิกดังกล่าวโดยทำให้ระบบโต้ตอบกับพัลส์เลเซอร์ (หรือไมโครเวฟ) ความแรงของคัปปลิ้งระหว่างระบบกับเลเซอร์จะแปรผันตามระยะ และระยะนี้จะปรับเปลี่ยนความสมมาตรชั่วขณะของระบบ แม้ว่าแรงพื้นฐานจะไม่ขึ้นอยู่กับเวลา แต่แรงดันไดนามิกที่เกิดจากเลเซอร์คู่นั้นเป็นแบบวัฏจักร จากมุมมองของระบบ ความสมมาตรของการแปรผันของเวลานั้นไม่ต่อเนื่องกันมากกว่าที่จะต่อเนื่อง และฟิสิกส์ที่ควบคุมจะเหมือนกันในบางครั้งที่คั่น

ด้วยช่วงเวลาการขับขี่ของ Floquet ที่ทวีคูณ

อย่างไรก็ตาม การลดสมมาตรเพียงอย่างเดียวไม่ได้ทำให้ผลึกเวลาเกิดขึ้น ในขณะที่การแตกสมมาตรการแปลอย่างต่อเนื่องในของแข็งที่เป็นผลึกเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ การทำลายสมมาตรผ่านการขับเคลื่อนของ Floquet นั้นเกิดจากการควบรวมระบบกับเลเซอร์ ทุกครั้งที่สร้างคริสตัลจากระบบที่ขับเคลื่อนด้วยโฟลเก้จะต้องทำลายสมมาตรการแปลที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งได้รับมาจากกลไกการขับเคลื่อนโดยธรรมชาติ

ในระบบที่ขับเคลื่อนด้วยโฟลเก้ โดยทั่วไปจะทำผ่านปรากฏการณ์ที่เรียกว่า การเพิ่มระยะเวลาเป็นสองเท่า ซึ่งระบบจะเข้าสู่วัฏจักรปกติที่ใช้เวลานานเป็นสองเท่าของระยะเวลาของกระบวนการที่ควบคุม ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2380 เมื่อไมเคิล ฟาราเดย์ทดลองกับชั้นของเหลวบางๆ บนแท่นคล้ายลูกสูบสั่น และสังเกตว่าคลื่นนิ่งที่ก่อตัวในของเหลวเคลื่อนที่ที่ครึ่งหนึ่งของความถี่ของออสซิลเลเตอร์ การเพิ่มระยะเวลาเป็นสองเท่าไม่ได้รับประกันคริสตัลเวลาเช่นกัน เมื่อรวมกับระบบหลายตัวที่ขับเคลื่อนด้วย Floquet จะทำให้ลำดับเวลาเป็นผลึกเป็นไปได้ โดยมีข้อแม้ใหญ่ประการหนึ่ง

ในระบบ Floquet ส่วนใหญ่ เลเซอร์ขับเคลื่อนจะส่งพลังงานไปยังระบบทุกรอบ ขณะที่ระบบดูดซับพลังงานนี้ ทั้งอุณหภูมิและเอนโทรปีก็เพิ่มขึ้น ในที่สุดการสุ่มแบบเอนโทรปิกจะครอบงำข้อมูลใด ๆ ที่มีความสัมพันธ์เชิงพื้นที่หรือเชิงเวลา และระบบจะไม่แสดงลำดับใดๆ ผลึกหรืออย่างอื่นอีกต่อไป

โลคัลไลเซชั่นหลายตัวเพื่อช่วยเหลือ

อย่างไรก็ตาม มีระบบทางกายภาพระดับพิเศษหนึ่งประเภทที่เอาชนะปัญหานี้ได้ด้วยการบุกรุกของเอนโทรปี นั่นคือ ระบบที่แสดงการโลคัลไลเซชันแบบหลายตัว (MBL) คำว่า “การแปลเป็นภาษาท้องถิ่น” หมายถึงชุดของปรากฏการณ์ที่อนุภาคหรือคุณสมบัติทางกายภาพถูกจำกัดในการเคลื่อนที่ของพวกมัน การคุมขังนี้มักเกิดจากความผิดปกติ ตัวอย่างเช่น ในการโลคัลไลเซชันของแอนเดอร์สัน ซึ่งตั้งชื่อตามฟิล แอนเดอร์สัน เจ้าของรางวัลโนเบลสาขา ฟิสิกส์ผู้ล่วงลับ ไปแล้ว ความผิดปกติในโครงผลึกคริสตัลทำให้อิเล็คตรอนเคลื่อนที่ไม่ได้ ซึ่งมิฉะนั้นแล้วจะไม่สามารถเดินทางจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่งได้

ในขณะที่คริสตัลในอุดมคติประกอบด้วยนิวเคลียสของอะตอมที่สม่ำเสมอ ซึ่งนำไปสู่โครงสร้างขัดแตะปกติ ในทางปฏิบัติ คริสตัลสามารถทำให้เกิดจุดบกพร่องได้ กล่าวคือ โดยนิวเคลียสขององค์ประกอบต่างๆ จะกระจายแบบสุ่มในตาข่าย ข้อบกพร่องเหล่านี้จะผลักและดึงอิเล็กตรอนไปในทิศทางที่แตกต่างกัน ทำให้เกิดภูมิทัศน์ด้านพลังงานที่ซับซ้อนและมีร่องลึกแคบซึ่งทำหน้าที่เป็นกับดัก เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย