Samonaprawianie mat. plastikowych
2010-05-14

Naukowcy stworzyli katalizator, którego aktywność wzbudzana jest poprzez przyłożenie zewnętrznej siły powodującej naprężenia mechaniczne. Tym samym możliwe staje się tworzenie plastików, które w momencie niszczenia struktury polimeru (rozrywania lub rozciągania) samoczynnie będą ulegać naprawie, donosi ?Nature Chemistry?.

Choć samoczynnie naprawiające się materiały polimerowe już istnieją, to jednak ich żywotność jest mocno ograniczona, głównie ze względu na fakt, iż katalizujące cząsteczki zamknięte w wewnętrznej strukturze materiału są stale aktywne lub wymagają ciepła, czy substancji chemicznych do pełnej aktywacji. To znacząco ogranicza możliwość praktycznego wykorzystania samonaprawiających się materiałów.

Naukowcy z Eindhoven University of Technology (Holandia), jako pierwsi opracowali cząsteczki katalizatora, które aktywowane są poprzez siłę mechaniczną, w tym ultradźwięki.

Nowy katalizator, będący kompleksem metalu takiego jak np. ruten, zbudowany jest w taki sposób, iż wszystkie aktywne jego elementy zamknięte są w otoczce utworzonej przez łańcuchy polimerowe. Dzięki temu katalizator jest nieaktywny.

Całość przypomina zawinięty w folię cukierek, którego opakowane należy gwałtownie rozerwać, by dostać się do słodkości.

Aktywacja funkcji katalitycznej polega na oderwaniu jednego lub kilku polimerowych blokerów. Do tego celu naukowcy wykorzystali fale ultradźwiękowe, stanowiące najbardziej wydajną metodę przekazywania energii mechanicznej w cieczach.

Po usunięciu blokujących grup, cząstka katalizatora uzyskuje ponownie silne właściwości katalityczne, które indukują procesy naprawy zerwanych połączeń w uszkodzonym tworzywie sztucznym.

Obecnie prace badawcze są na etapie wstępnym, a wyniki eksperymentów stanowią potwierdzenie poprawnej koncepcji naukowej, konieczna jest jednak dalsza optymalizacja układu zanim trafi on na rynek w postaci aktywowanych rozrywaniem samoczynnie naprawiających się plastików.