Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Самовосстанавливающийся пластик

Ключевые слова:  University of Illinois, Полимеры, Регенерация, Термопласты

Опубликовал(а):  Доронин Федор Александрович

29 мая 2014

Глядя на гладкий лист пластика, лежащий в одной из лабораторий университета Иллинойса (University of Illinois), невозможно догадаться, что совсем недавно в нём зияло отверстие. Исследователям удалось разработать материал с невероятной способностью к регенерации.

Ранее самовосстанавливающиеся материалы могли бороться только с микроскопическими трещинами и отверстиями. Но созданный американскими учёными пластик заживляет на себе внушительные "ранения".

"Мы показали, что неживая система синтетических материалов может регенерировать подобно некоторым живым биологическим системам", – рассказывает один из авторов исследования профессор химии Джеффри Мур (Jeffry S. Moore).

Создание самовосстанавливающегося пластика стало возможным благодаря предыдущей разработке команды — особому сосудистому материалу. Используя сформированные волокна, исследователи создали материалы с сетью капилляров. Вдохновение учёные черпали, наблюдая за биологическими кровеносными системами.

Два соседних капилляра, идущие параллельно друг другу, заполняются специальными химическими веществами, которые вытекают в случае повреждения "сосудов". Две жидкости смешиваются и образуют гель, который охватывает разрыв, вызванный повреждением, заполняя трещины и отверстия. Это похоже на то, как в нашей кровеносной системе тромбоциты и белок фибрин образуют сгусток крови. Затем гель затвердевает, превращаясь в крепкий полимер, восстанавливающий механическую прочность пластика.

"Сосудистая доставка позволяет подводить к месту деформации большой объём лечебных агентов и охватывать значительные зоны повреждений, – рассказывает профессор материаловедения и инженерии Нэнси Соттос (Nancy Sottos). – Более того, этот подход обеспечивает несколько циклов реставрации в том случае, если повреждение было неоднократным".

Во время эксперимента гель заполнил разрыв шириной более 35 миллиметров за 20 минут, а механические функции материала восстановились более чем на половину в течение трёх часов.

"Для того чтобы успешно осуществить регенерацию, нам пришлось преодолеть множество внешних факторов, в том числе силу тяжести, – говорит руководитель исследования профессор аэрокосмической инженерии Скотт Уайт (Scott White). – Реагирующие жидкости, которые мы используем, образовывают гель достаточно быстро, так что он начинает затвердевать немедленно. Если этого не будет происходить, жидкость просто выльется за пределы поврежденной области. Образование геля сохраняет реагенты в жидком состоянии, а так как материал ещё недостаточно твёрдый, процесс восстановления может быть продолжен за счёт привлечения большего количества жидкости в отверстие".

Команда продемонстрировала свою систему регенерации на двух известнейших типах пластмасс:термопластах.

Исследователи также научились "настраивать" химические реакции, чтобы управлять скоростью образования и скоростью затвердевания геля (в зависимости от вида повреждения). Например, при попадании в материал пули кроме центрального отверстия образуется ещё и серия радиальных трещин. Поэтому реакция геля может быть замедлена, чтобы химическое вещество проникло во все щели до затвердевания.

Учёные уверены, что такая технология самовосстанавливающегося пластика, похожая на биологическое исцеление, может быть внедрена в производство уже в совсем недалёком будущем. Простая и эффективная методика изготовления сосудистых материалов уже существует, теперь необходимо оптимизировать состав регенерирующих химических агентов для разных типов материалов.

Такая способность может стать очень полезной для коммерческих товаров (к примеру, поцарапанный бампер автомобиля мог бы восстановить себя сам за несколько минут после аварии). Но ещё важнее изобретение для тех деталей и изделий, которые трудно заменить или отремонтировать, например, тех, что используются в аэрокосмической промышленности или на дне глубоких скважин.

Так как нынешняя работа частично финансируется ВВС США, вполне возможно, что американская армия рано или поздно получит в своё распоряжение, например, самовосстанавливающиеся щиты для военных.

Правда, в настоящее время восстановленный пластик становится несколько хуже оригинала: прочность восстанавливается примерно до 62% от первоначальной. Исследователям также предстоит проверить реакцию "отремонтированного" материала на реальные условия, такие как влажность или экстремальные температуры.

Подробности исследования были опубликованы в журнале Science.


Источник: Вести



Комментарии
А сырую резину не пробовали? Во-первых - колотых пробоин не даёт, во-вторых - гарантированно набухает в бензине или другой подобной органике и плотно смыкает края пробоины. Ну и некий клей для стыка до кучи. Скажем, тот же каучук, вмешанный в слабосшитую резину.

Пробили - резина набухла и плотно затянула пробоину, затем каучук слегка растворился и заклеил её.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Наношнуры ZnO
Наношнуры ZnO

Премии Правительства Москвы молодым ученым за 2019 год
Объявлены лауреаты премии Правительства Москвы молодым ученым за 2019 год. Премией отмечены 50 работ молодых столичных ученых. Среди лауреатов 12 сотрудников МГУ имени М.В.Ломоносова. Конкурс на получение премий Правительства Москвы молодым ученым проводится с 2013 года. Торжественное награждение победителей состоится 7 февраля 2020 года в Государственном Кремлевском дворце.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Перерождение кремния: от полупроводника к металлу. Морская губка – основа для создания новых наноструктурных композитов. Нитрид-борные аналоги углеродных колец. Лучшие научные сюжеты года по версии APS. Сверхпроводимость ставит новый температурный рекорд. Звук переносит массу? Всяко-разно.

Наносистемы: физика, химия, математика (2019, том 10, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume10/10-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Да пребудет с вами сила плазмонов!
А.А.Семенова, Э.Н.Никельшпарг, Е.А.Гудилин, Н.А.Браже
Ученые Московского университета приблизились к решению проблем современной медицинской диагностики с использованием единичных клеток и их органелл путем разработки новых неинвазивных оптических методов анализа.

Юрий Добровольский: «Через 50 лет вся энергия будет вырабатываться биоорганизмами»
Андрей Бабицкий, Юрий Добровольский
Главный редактор ПостНауки Андрей Бабицкий побеседовал с химиком Юрием Добровольским о науке о материалах, будущем энергетики и новых аккумуляторах

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.