Новый вид пластика, который имитирует способность человеческой кожи заживлять царапины и порезы, обещает наделить сотовые телефоны, ноутбуки, автомобили и другие продукты самовосстанавливающимися поверхностями, сообщили ученые 27 марта. Ведущий исследователь группы описал пластмассы, которые меняют цвет, чтобы предупредить раны и заживают сами под воздействием света, в Сан-Диего на 243-м Национальном собрании и выставке Американского химического общества (ACS).
«Мать-природа наделила все виды биологических систем способностью к самовосстановлению», - объяснил профессор Марек В. Урбан, доктор философии, который сообщил об исследовании. «Некоторые мы можем видеть, например, заживление кожи и образование новой коры в порезах на стволе дерева. Некоторые невидимы, но помогают нам оставаться живыми и здоровыми, например, система самовосстановления, которую ДНК использует для исправления генетических повреждений генов. новый пластик пытается имитировать природу, издавая красный сигнал при повреждении, а затем восстанавливая себя при воздействии видимого света, изменения температуры или pH».
Урбан из Университета Южного Миссисипи в Хаттисберге предвидит широкий спектр потенциальных применений пластика с возможностью самовосстановления. Царапины на автомобильных крыльях, например, можно устранить, просто подвергнув крыло яркому свету. Важные конструктивные детали в самолете могут предупреждать о повреждении, окрашиваясь в красный цвет вдоль трещин, чтобы инженеры могли решить, осветить ли их и устранить повреждение или провести полную замену компонента. И может быть ряд применений в системах вооружения на поле боя.
Пластмассы стали настолько распространенными, заменяя сталь, алюминий, стекло, бумагу и другие традиционные материалы, потому что они сочетают в себе желаемые свойства, такие как прочность, легкий вес и коррозионная стойкость. Сотни ученых по всему миру, однако, работали над устранением одного из недостатков этих вездесущих материалов: если многие пластмассы поцарапаны или треснут, ремонт может быть затруднен или невозможен..
Самовосстанавливающиеся пластмассы стали Святым Граалем материаловедения. Один из подходов к этой цели включает в себя заполнение пластика капсулами, которые открываются при растрескивании или царапании и выделяют восстанавливающие соединения, которые заживляют царапины или порезы. Другой способ заключается в том, чтобы производить пластмассы, которые реагируют на внешние раздражители, такие как свет, тепло или химическое вещество, путем самовосстановления.
Группа Урбана разработала пластмассы с небольшими молекулярными связями или «мостами», которые охватывают длинные цепочки химических веществ, из которых состоит пластмасса. Когда пластик царапается или трескается, эти звенья ломаются и меняют форму. Урбан подправил их так, что изменение формы вызывало видимое изменение цвета - красное пятно, которое образуется вокруг дефекта. В присутствии обычного солнечного света или видимого света от лампочки, при изменении pH или температуры мостики восстанавливаются, заживляя повреждения и стирая красную метку.
Урбан назвал и другие преимущества нового пластика. В отличие от самовосстанавливающихся пластиков, которые полагаются на встроенные целебные соединения, которые могут самовосстанавливаться только один раз, этот пластик может восстанавливать себя снова и снова. Этот материал также более экологичен, чем многие другие пластики, поскольку процесс производства пластика основан на воде, а не на потенциально токсичных ингредиентах. Сейчас его команда работает над внедрением этой технологии в пластмассы, способные выдерживать высокие температуры.