Ученые из Иллинойсского университета разработали материал, способный к регенерации. До сих пор самовосстанавливающиеся материалы могли бороться только с микротрещинами. Новый материал способен заполнить большие трещины и отверстия.
Профессор Скотт Уайт руководит исследовательской группой, в которую входят преподаватели Джеффри С. Мур, Нэнси Соттос и аспиранты Бретт Кролл, Уинди Санта Круз и Райан Гергей. Они сообщили о своих успехах 9 мая в журнале Science.
Профессор химии Джеффри Мур говорит, что схема самовосстановления нового синтетического материала напоминает систему регенерации некоторых живых организмов.
Возможность самовосстановления может быть заложена как в такие коммерческие товары, как бамперы автомобилей — тогда они смогут восстановиться в течение нескольких минут после аварии, так и в детали, которые сложно заменять или ремонтировать, например те, что используются в авиакосмической промышленности.
Новый материал получил свои необычные способности благодаря сформированной внутри него сети капилляров, подобных кровеносной системе живых организмов. По этим капиллярам поступают нужные для восстановления химические вещества. Парные капилляры несут две жидкости, которые при разрушении материала вытекают и смешиваются, образуя гель, а тот через некоторое время, заполнив трещины и дыры, застывает.
«Мы должны бороться со многими внешними факторами, препятствующими регенерации, в том числе силой тяжести, — говорит руководитель исследования Уайт, профессор аэрокосмической инженерии. Мы используем химически активные жидкости, которые переходят в форму геля, который сразу же начинает отвердевать. Если бы это происходило медленнее, жидкости бы просто выливались из поврежденного участка. Образующийся гель заполняет полости, не препятствуя поступлению жидкости в нужном объеме».
Команда продемонстрировала системы регенерации системы для двух крупнейших классов коммерческих пластмасс: термопластов и реактопластов. Исследователи могут контролировать химические реакции, чтобы регулировать скорость образования геля и скорость отвердения, в зависимости от вида повреждения. Например, повреждение от пули — центральное отверстие и серия расходящихся от него трещин, в таком случае реакция геля должна быть замедлена, чтобы позволить химическим веществам просачиваться в щели до затвердевания.
Исследователи ожидают появления в ближайшем будущем коммерческих пластмасс и полимеров с сосудистой сетью, наполненной агентами для регенерации, заявляя о простоте их производства. В настоящее время идет работа по расширению списка материалов, способных к самовосстановлению.
