Разработана прочная самовосстанавливающаяся резина: потенциальные области применения включают более прочные шины, носимую электронику, медицинские устройства

Исследователи из Гарварда Джон А. Школа инженерии и прикладных наук Полсона (SEAS) разработала новый тип каучука, который по прочности не уступает натуральному каучуку, но также может самовосстанавливаться. Исследование опубликовано в Advanced Materials.
Самовосстанавливающиеся материалы не новы — исследователи из SEAS разработали самовосстанавливающиеся гидрогели, которые используют воду для образования обратимых связей, которые могут способствовать заживлению. Однако разработка свойств самовосстановления сухих материалов, таких как резина, оказалась более сложной задачей.

Это связано с тем, что каучук состоит из полимеров, часто связанных постоянными ковалентными связями. Хотя эти связи невероятно сильны, они никогда не восстановятся после разрыва.
Чтобы сделать резину самовосстанавливающейся, команде нужно было сделать связи, соединяющие полимеры, обратимыми, чтобы связи могли разрываться и восстанавливаться.

«В предыдущих исследованиях использовались обратимые водородные связи для соединения полимеров с образованием каучука, но обратимые связи по своей сути слабее ковалентных», — сказал Ли-Хэн Цай, научный сотрудник SEAS и автор статьи. «Возникает вопрос, можем ли мы сделать что-то сложное, но все же сможем самоисцелить??»
Цай вместе с Цзиньжун У, приглашенным профессором из Сычуаньского университета, Китай, и старшим автором Дэвидом А. Вайц, профессор физики и прикладной физики Маллинкродта, разработал гибридный каучук с ковалентными и обратимыми связями.

Концепция смешивания ковалентных и обратимых связей для создания прочной самовосстанавливающейся резины была предложена Цаем в теории, но никогда не показывалась экспериментально, потому что ковалентные и обратимые связи не любят смешиваться.

«Эти два типа связей несмешиваемы по своей природе, как нефть и вода», — сказал Цай.
Итак, исследователи разработали молекулярную веревку, чтобы связать эти два типа связей вместе. Эта веревка, называемая случайно разветвленными полимерами, позволяет гомогенно смешивать две ранее несмешиваемые связи в молекулярном масштабе.

При этом они смогли создать прозрачную, прочную, самовосстанавливающуюся резину.
Типичная резина имеет тенденцию к растрескиванию в определенной точке напряжения при приложении силы. При растяжении гибридный каучук образует так называемые трещины по всему материалу, которые похожи на трещины, но соединены волокнистыми прядями. Эти увлечения перераспределяют напряжение, поэтому нет локализованной точки напряжения, которая может вызвать катастрофический отказ.

Когда напряжение снимается, материал возвращается к своей первоначальной форме, и трещины заживают.
Управление технологического развития Гарварда подало заявку на патент на технологию и активно ищет возможности коммерциализации.

Способность к самовосстановлению привлекает широкий спектр резиновых изделий.
«Представьте, что мы могли бы использовать этот материал в качестве одного из компонентов для изготовления резиновой шины», — сказал Ву. «Если у вас есть порез в шине, эту шину не нужно будет сразу заменять. Вместо этого он будет самовосстанавливаться во время вождения, чтобы дать вам свободу действий, чтобы избежать серьезных повреждений.»
«Еще многое предстоит сделать», — сказал Вайц. «Для материаловедения не до конца понятно, почему этот гибридный каучук дает трещины при растяжении.

В области инженерии еще предстоит изучить области применения гибридной резины, в которых используются преимущества ее исключительного сочетания оптической прозрачности, прочности и способности к самовосстановлению. Более того, концепция использования молекулярного дизайна для смешивания ковалентных и обратимых связей для создания гомогенного гибридного эластомера является довольно общей и должна позволить разработать прочные самовосстанавливающиеся полимеры для практического использования.»

Меня тут каркасный дом под ключ цена заинтересовала, мне кажется такая информация порадует и заинтересует очень многих. По этому, если вам это интересно, то стоит обязательно посмотреть.

Портал обо всем