Teknologi Baru Material yang Fleksibel

Sebuah upaya yang berkelanjutan kini sedang dilakukan di seluruh dunia untuk membuat sebuah material bahan yang ramah baik untuk masyarakat maupun untuk lingkungan.

Para ilmuwan telah merancang bahan yang berbeda-beda dengan menunjukan manfaat dan keunggulan dari masing-masing komponen bahan masa depan ini.

‎Selain aplikasi untuk industri fashion dan manufaktur, penggunaan material baru ini bisa digunakan sebagai ligamen buatan yang kuat sebagai penyangga.

Para ilmuwan di Universitas Hokkaido, Jepang, misalnya, setidaknya telah berhasil menciptakan sebuah material serat komposit ringan. Ini dikombinasikan dengan serat kain tenun. Kain-kain ini sangat fleksibel, lebih tangguh daripada logam, dan memiliki berbagai aplikasi yang potensial.

Material atau bahan hidrogel baru ini, kini tengah dikembangkan oleh para ilmuwan. Mereka menggabungkan komponen yang terdiri daripolyampholyte(PA) gel dan kain serat kaca (fibber glass).

Penelitian ini dipimpin oleh Profesor Jian Ping Gong. Gong selama ini befokus pada upaya menciptakan bahan atau material yang lebih kuat dengan menggunakan hidrogel.

Meskipun zat tersebut memiliki potensi sebagai biomaterial struktural, sampai sekarang tidak ada bahan yang handal dan cukup kuat untuk penggunaan jangka panjang yang telah berhasil diproduksi.

Untuk mengatasi masalah tersebut, Gong dan tim penelitinya menggabungkan hidrogel yang mengandung kadar airtinggi dengan serat kain kaca untuk menciptakan material bahan yang fleksibel dan mudah ditekuk. Namun dengan menggunakan metode yang sama penelitian ini digunakan untuk memproduksi plastik yang kemudian diperkuat.

Tim menemukan bahwa kombinasi dari polyampholyte gel(PA) yakni jenis dari hidrogel yangmereka kembangkan sebelumnya, dan kain serat kaca dengan serat tunggal dengan diameter berukuran sekitar 10 cm menghasilkan bahan yang kuat saat tarik. Prosedur untuk membuat bahan ini hanya untuk merendam kain dalam larutan prekursor PA untuk polimerisasi.

Ketika digunakan sendiri, hidrogel yang diperkuat dengan serat yang dikembangkan oleh tim ini rupanya 25 kali lebih keras dari kain serat kaca dan lebih tangguh dari hidrogel 100 kali, dalam hal energi yang dibutuhkan. Menggabungkan bahan-bahan ini memungkinkan mendapatkan ketangguhan sinergis dalam material.

Tim berteori bahwa ketangguhan atau kekuatan bahan ini meningkat dengan ikatan ion yang dinamis antara serat dan hidrogel dan dalam hidrogel itu sendiri. Sementara kekuatan serat meningkat dalam ikatanya bersama hidrogel. Akibatnya, hidrogel baru yang dikembangkan memiliki kekuatan 5 kali lebih keras dibandingkan dengan baja karbon.

"Hidrogel diperkuat serat, dengan tingkat air 40 persen, ramah lingkungan," kata Dr Jian Ping Gong. Bahan material baru ini juga memiliki banyak aplikasi karena keunggulannya. "Materi baru ini memiliki beberapa aplikasi potensial karena kehandalan, daya tahan, dan fleksibilitas," tambah Gong.

Sebagai contoh, lanjut Gong, selain aplikasi untuk industri fashion dan manufaktur, penggunaan material baru ini bisa digunakan sebagai ligamen buatan dan tendon di mana diperlukan bahan yang mampu menyanggah tegangan dan beban yang kuat.

"Prinsip-prinsip untuk menciptakan ketangguhan penelitian ini juga dapat diterapkan untuk komponen lunak lainnya, seperti karet," tambah Gong. nik/berbagai sumber/E-6

Pekembangan Penelitian Hidrogel

Hidrogel. Karena ketangguhan dan plastisitas, substansi agar-agar ini memiliki beberapa aplikasi biomedis, termasuk perbaikan tulang rawan, implan untuk operasiinvasif minimal, dan pengiriman obat.

Para ilmuwan di University of Akron, Ohio, AS, kini tengah mengeksplorasi penggunaan produk biomedis baru berbasis polimer ini.

Jie Zheng, profesor teknik kimia dan biomolekuler, serta rekannyaRobert Weiss dan profesor Hezzleton E. Simmonsmerupakan salah satu tim peneliti dengan kontribusi terbaru pada perkembangan penelitian hidrogel.

Menurut Zheng, selama inimetode yang ada untuk mempersiapkan hidrogel dua jaringan melibatkan proses yang multilangkah, yang membosankan, dan memakan waktu.

Zheng dan tim penelitinya mengembangkan metode‎yang cukup sederhana, efisien dan satu-pot (di mana reaksi terjadi dalam satu sebagai lawan beberapa pot) untuk mensintesis hidrogel jaringan ganda. Yaitu hidrogel yang terdiri dari dua jaringan rantai polimer.

‎Zheng dan timnya tidak hanya membuat sintesis hidrogel ini lebih efisien. Dia juga membuat hidrogel yang sangat padat."Kebanyakan hidrogel lemah dan rapuh.Kekuatan mekanik yangrendah, miskin ketangguhan dan pemulihan terbatas," kata Zheng.

"Hidrogel, bagaimanapun, menunjukkan sifat mekanik yang tinggi, sifat pemulihan yang sangat baik, dan unik," katanya. Dengan kelebihan ini, membuat mereka menjanjikan bahan pengganti bantalan jaringan lunak seperti tulang rawan, tendon, otot, dan pembuluh darah.

Sementara, Weiss juga telah mensintesis jenis yang lebih keras dari hidrogel. " jenis memori hidrogel," yang bisa ditekuk dan dibentangkan dan tetap menjadi bentuk semula. Bila terkena stimulus eksternal, seperti suhu, cahaya, kelembaban, atau medan listrik, bentuk polimerini akan kembali pulih, bentuk permanen aslinya.

Weiss mengatakan, sebagai biokompatibel, hidrogelnya memiliki potensi untuk digunakan pada operasi minimal invasif dan pemberian obat.

"Jenis ini mungkin berguna untuk beragam aplikasi biomedis yang menggunakan metode operasi mimininvasif. Misalnya, seseorang dapat menanamkan bentuk yang kompak dari perangkat yang akan menyebarkan ke dalam bentuk yang dapat digunakan setelah hidrogel ditanamkan," kata Weiss.

Tekboligi ini berupa implan hidrogel dengan bentuk kecil yang dapat dimasukkan ke dalam tubuh, di mana, setelah terjadi penyerapan cairan tubuh maka hidrogel akan mengembang ke bentuk yang diinginkan implan tersebut, sehingga mengisi luka atau mengganti jaringan.

Hidrogel ini juga dapat diisi dengan obat-obatan dan ditempatkan ke dalam tubuh, di mana seperti spons biodegrades gel dan melepaskan obat dari pori-pori. Metode Zheng telah menerima paten untuk temuanya. nik/berbagai sumber/E-6