Materiały regenerujące się nie są nowe – naukowcy z SEAS na Harvardzie opracowali regenerujące się hydrożele, które mogą sprzyjać gojeniu. Jednak uzyskanie właściwości regeneracji w suchych materiałach – takich jak guma – okazały się trudniejsze. Dzieje się tak dlatego, że kauczuk jest wytwarzany z polimerów często połączonych trwałymi wiązaniami kowalencyjnymi. Podczas gdy te wiązania są niewiarygodnie silne, nigdy już nie zostaną połączone z powrotem po zerwaniu.

Aby stworzyć gumę zdolną do regeneracji, zespół musiał doprowadzić do tego, aby wiązania łączące polimery były odwracalne, tak aby wiązania mogły się złamać i zreformować. Koncepcja mieszania zarówno kowalencyjnych, jak i odwracalnych wiązań, aby stworzyć twardą gumę została zaproponowana teoretycznie przez naukowców Harvardu, ale nigdy nie została pokazana eksperymentalnie, ponieważ kowalencyjne i odwracalne wiązania nie lubią się mieszać.

Naukowcy opracowali linę molekularną, która wiąże te dwa typy wiązań. Ta lina, nazywana losowo rozgałęzionymi polimerami, umożliwia jednorodne wymieszanie dwóch wcześniej niezmieszanych wiązań w skali molekularnej. W ten sposób byli w stanie stworzyć przezroczystą, twardą, regenerującą się gumę.

Typowa guma ma skłonność do pękania w pewnym punkcie naprężenia, gdy przykłada się do niej siłę. Podczas rozciągania hybrydowy kauczuk wywołuje tak zwane szale w całym materiale, cechę podobną do pęknięć, ale połączoną włóknistymi pasmami. Te szale rozdzielają naprężenie, więc nie ma zlokalizowanego punktu stresu, który może spowodować katastrofalne uszkodzenie. Kiedy nacisk zostanie zwolniony, materiał wróci do swojej pierwotnej formy, a szale się zregenerują. W przypadku nauki o materiałach nie jest w pełni zrozumiałe, dlaczego ta hybrydowa guma wykazuje takie właściwości.

W inżynierii nadal należy badać zastosowania hybrydowego kauczuku, który wykorzystuje wyjątkową kombinację optycznej przezroczystości, wytrzymałości i zdolności do regeneracji. Ponadto koncepcja wykorzystania wzoru molekularnego do mieszania wiązań kowalencyjnych i odwracalnych w celu utworzenia jednorodnego hybrydowego elastomeru jest dość ogólna i powinna umożliwić rozwój trwałych i twardych polimerów o praktycznym zastosowaniu. Wyobraź sobie, że może on zostać użyty jako jeden ze składników do stworzenia gumowej opony. Jeśli przebijesz oponę, ta opona nie będzie musiała być natychmiast wymieniona. Zamiast tego zregenerowałaby się podczas prowadzenia pojazdu na tyle, by dać Ci swobodę jazdy i zapewnienie bezpieczeństwa!

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here