Samonaprawiający się polimer

Psuje się i naprawia, psuje i naprawia – i tak kółko. Oto najkrótsza charakterystyka polimeru, który powstał dzięki pracy naukowców z dwóch uczelni: Carnegie Mellon University w USA oraz Kyushu University w Japonii. Wizjonerzy już mogą uruchomić wyobraźnię i zobaczyć samonaprawiające się uszkodzenia w lecącym odrzutowcu. Czy to jednak możliwe?

Psuje się i naprawia, psuje i naprawia – i tak kółko. Oto najkrótsza charakterystyka polimeru, który powstał dzięki pracy naukowców z dwóch uczelni: Carnegie Mellon University w USA oraz Kyushu University w Japonii. Wizjonerzy już mogą uruchomić wyobraźnię i zobaczyć samonaprawiające się uszkodzenia w lecącym odrzutowcu. Czy to jednak możliwe?

Teoretycznie tak, ponieważ innowacyjne tworzywo różni się od swoich poprzedników jedną zasadniczą cechą: może naprawiać się nieskończoną ilość razy. Wystarczy je tylko naświetlić promieniowaniem ultrafioletowym.

Starsze wersje polimerów samonaprawiających się tego nie potrafią - mogą naprawiać swoje uszkodzenia do momentu wyczerpania się substancji zawartej w maleńkich kapsułkach umieszczanych w strukturze materiału, uwalnianej w miejscu pęknięcia i naprawiającej uszkodzenie.

Przeważnie sprowadza się do naprawy przeprowadzanej tylko jeden raz w danym miejscu. W tworzywach, które mogły naprawiać się wielokrotnie, szwankuje z kolei stabilność i wytrzymałość materiału.

Co innego w nowym wynalazku – tu załatane miejsca pęknięć są tak samo mocne jak reszta materiału. W polimerze opracowanym przez Krzysztofa Matyjaszewskiego i jego kolegów sekret reperowania uszkodzeń kryje się w budowie chemicznej materiału usieciowanego jednostkami trójtiowęglanu – związku o ciekawie połączonych atomach węgla i siarki.

Dzięki swojej specyficznej budowie jednostki te mogą być restrukturyzowane przez światło ultrafioletowe. Kiedy pada ono na tworzywo, dzięki rozerwaniu wiązania między węglem i siarką w grupach trójtiowęglanu powstają wolne rodniki.

Bardzo reaktywne, atakują inne grupy tritiowęglanowe w poszukiwaniu miejsc, w których mogłyby powstać nowe wiązania siarki z węglem. Powstała reakcja łańcuchowa zatrzymuje się, kiedy rodniki przereagują. Powstaje nowy porządek, który dla niewprawnego oka wygląda jak ten stary, ale sprzed momentu uszkodzenia polimeru.

Co więcej: samonaprawianie się syntetyku nie ogranicza się tylko do reperowania pojedynczego uszkodzenia w ciągłej strukturze. Jeśli polimer rozdrobni się, a potem zechce na nowo złożyć w określoną strukturę, również zajdzie reakcja samonaprawy. Mówiąc obrazowo: jeśli znudzi się „skórka”, trzeba ją zdjąć, rozdrobnić i przerobić. Będzie jak nowa i nikt nie pozna, że zrobiona ze starej.

Źródło: PhysOrg