Учёные создали залечивающийся на свету материал

Nature полагает, что в будущем новинка позволит не слишком беспокоиться о треснувшем дисплее мобильника: посветил на него — и деталь как новая (фото Gina Fiore for Adolphe Merkle Institute/Case Western Reserve University/US Army Research Laboratory).

Состав, способный самостоятельно заращивать трещины в своей толще под воздействием ультрафиолетового излучения, разработали химики из Швейцарии и США.

Существует два типа самозалечивающихся материалов, информирует Science. Первые образованы цепями органических молекул, сцепленных друг с другом прочными ковалентными связями. Другие используют супрамолекулярные ансамбли, в них составляющие куски соединены между собой слабее.

Материалы с ковалентными связями имеют большую прочность, но при этом в них необходимо внедрять микровключения мономеров, которые скрепляют разрывы, когда это становится нужно. Из-за этого ресурс таких материалов ограничен, со временем полимер теряет способность самозалечиваться.

Второй класс веществ легче разрывает и восстанавливает связи, что несомненно сказывается на долговечности материала, но при этом они держат меньшую нагрузку.

Кристоф Уэдер (Christoph Weder) из университета Фрибурга и его коллеги решили использовать полимеры на основе металлосупрамолекулярных ансамблей. Полимерные цепи в данном материале формируются из органических молекул небольшого размера, скреплённых между собой ионами металлов (в данном случае цинка и лантана).

Полученный материал почти столь же прочный, как и его аналоги с ковалентными связями, и при этом он ещё и может самостоятельно заращивать повреждения.

Химики специально подобрали такие металлы, которые хорошо поглощают ультрафиолетовое излучение. В результате, когда учёные освещают повреждённую поверхность материала мощным световым пучком, ионы металлов преобразуют эту энергию в тепло. Разрушенные элементы полимерных цепей начинают двигаться и восстанавливать свои связи – по мере остывания разрыв залечивается.

Демонстрирующий этот процесс видеоролик можно посмотреть здесь.

Таким образом химики за 30 секунд убрали с поверхности 400-микрометровой пластинки из полимера царапины глубиной 200 и 300 микрометров. Стоит отметить, что обычные солнечные лучи залечить такое повреждение не в состоянии — в ход пошёл одноваттный лазер.

Материалы с высоким содержанием металлов залечиваются хуже, отмечают химики. Вверху показано образование полимеров, внизу – залечивание трещины. Слева вещество в твёрдом состоянии, короткие молекулы собраны в длинные цепи; cправа – в жидком, УФ-лучи «разбивают» цепи на фрагменты (иллюстрации Gina Fiore for Adolphe Merkle Institute/Case Western Reserve University/US Army Research Laboratory, Zina Deretsky/NSF).

В ходе дальнейших тестов выяснилось, что свойства материала не деградируют: царапины в одном и том же месте повторно залечивались с тем же успехом. (Статья, описывающая все особенности полимера, вышла в журнале Nature.)

Кстати, мы также рассказывали о материале, куски которого надёжно «срастаются» при обычном сжатии, а ещё о самозалечивающихся гибком бетоне и солнечной батарее.



Новая графеновая бумага оказалась прочнее стали

21 апреля 2011

Физики создали закольцованный атомный ток

20 апреля 2011

Учёные нашли неожиданный метод конверсии света в ток

18 апреля 2011

Физики впервые измерили квантование гравитации у нейтронов

18 апреля 2011

Химики создали первый эластичный фотохромный материал

15 апреля 2011
  • Анатолий Рыбин  22 апреля, 00:18
    Офигеть! Невероятно...
    ОтветитьНравится
  • Илья Лягин  22 апреля, 12:30
    Ахм...
    Теперь осталось дело за малым: выдать всем желающим «юзерам» легкие дешевые карманные широкополосные 1-ваттные лазеры со спектром в УФ-диапазоне... )))
    И да... идее ..цать лет, например, недавние обзоры по теме:
    1). www.ingentaconnect.com/content/maney/imr/2010/00000055/00000006/art00001 (перезалил сюда: narod.ru/disk/10824985001/Self-healing%20polymers%20and%20composites.pdf.html);
    2). pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2010/CS/b904502n (перезалил сюда: narod.ru/disk/10825021001/Healable%20polymeric%20materials.%20a%20tutorial%20review.pdf.html)
    ....
    И это только маленький бугорок на верхушке айсберга... Конечно, встает резонный вопрос, почему журналисты решили, что эта тема «хот»?.. Нинаю, журналистам виднее... ))
    С уважением.
    ОтветитьНравится
  • Юлия Рудый  25 апреля, 21:46
    Самозалечивающиеся материалы всегда будут горячей темой. Их разновидностей, конечно, масса. Но любые вариации (и особенно те, что «зарастают» при самом простом воздействии) будут интересны.
    ОтветитьНравится
  • Отличный материал для всяких дисплеев, телефонов и прочих гаджетов :)
    ОтветитьНравится
  • Юлиан Пригожин  22 апреля, 17:01
    Этак можно будет и вместо стекол использовать в перспективе и обшивку орбитальной техники,по крайней мере отдельные части...
    ОтветитьНравится
  • Рустэм Рахимов  22 апреля, 18:18
    «самостоятельно зарашивать» — очепятка
    По теме — заверните две.
    ОтветитьНравится