Polimer o dużych zdolnościach do samonaprawiania się

Źródło: rsc.org

Nowy, samoorganizujący się polimer, dzięki któremu można automatycznie naprawiać dziury szerokie na 3 cm, opracowali amerykańscy badacze. Polimer naśladuje mechanizmy biologicznego naprawiania tkanek, w którym szybko formujący się żelowy szkielet jest wypełniany innym polimerem, odbudowując w dużej mierze wytrzymałość materiału.

Polimery, które same odbudowują swoją strukturę wyglądają jakby pochodziły z filmów science-fiction, ale równocześnie są bardzo dynamicznie rozwijającą się dziedziną chemii polimerów. Możliwości wykorzystania tych polimerów są bardzo szerokie: od medycyny, gdzie mogłyby stanowić substytut skóry, po anody baterii. Jedną z metod stosowanych w produkcji polimerów samoorganizujących się jest wytworzenie kapsułki, która po uszkodzeniu uwalnia ciecz, która polimeryzuje. Ta metoda jednak jest bezskuteczna, gdy powstałe uszkodzenie jest duże i ciecz wypłynie zanim spolimeryzuje.

Wyjściem z tej sytuacji okazało się połączenie dwóch kanałów, z których jeden wypełniony jest glikolem polietylenowym a drugi tris [(4-formylofenoksy)metylo]etanem. Również monomery polimeru zostały podzielone między te dwa kanały: inicjator umieszczono w jednym, a przyspieszacz w drugim. Do naprawy użyto dwóch polimerów: polihydroksyetyloakrylanu i dwóch różnych tiol-enów.

Gdy żywica epoksydowa, w której umieszczone są wspomniane kanały, zostaje uszkodzona i obie mieszanki są w kontakcie ze sobą i w ciągu sekund budowany jest polimerowy szkielet. Po jego powstaniu dwa monomery z innego kanału mogą się ze sobą połączyć i spolimeryzować, odbudowując wytrzymałość wyjściowego materiału w 62 proc.

Zaprezentowany układ jest na razie prototypem, w którym kanały muszą być wypełnione w dodatkowym procesie. Naukowcy pracują nad polimerem wypełnionym siecią kanalików zawierających ciekłą mieszaninę pod ciśnieniem zdolną do szybkiego wypełnienia dziur w każdym fragmencie materiału.

(pj)