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

 

Год Лошади
Год Лошади

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

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!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
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.