U. я. Профессор материаловедения и инженерии Цзяньцзюнь Ченг, аспирант Ханцзэ Ин и постдокторант Яньфэн Чжан опубликовали свои работы в журнале Nature Communications.
«Ключевым преимуществом использования этого материала является то, что он не содержит катализатора и имеет низкую температуру, и его можно лечить несколько раз», — сказал Ченг. «Это очень хорошие материалы для внутренних трещин. Это может залечить трещину до того, как она вызовет серьезные проблемы из-за распространения."
Другие системы самовосстанавливающихся материалов сосредоточены на твердых и прочных материалах.
Однако в новом исследовании используются более мягкие эластичные материалы, изготовленные из полимочевины, одного из наиболее широко используемых классов полимеров в потребительских товарах, таких как краски, покрытия, резинки и пластмассы.
После того, как полимер разрезан или разорван, исследователи снова сжимают две части и оставляют образец на день для заживления — никаких дополнительных химикатов или катализаторов не требуется.
Материалы могут заживать при комнатной температуре, но процесс можно ускорить, если отвердеть при немного более высоких температурах (37 градусов Цельсия или примерно температура тела). Полимер снова связывает друг с другом на молекулярном уровне почти так же сильно, как и до того, как его разрезали. Фактически, тесты показали, что некоторые зажившие образцы, растянутые до предела, рвались в новом месте, а не в зажившем месте, что свидетельствует о том, что образцы полностью зажили.
Исследователи используют коммерчески доступные ингредиенты для создания своего полимера.
Слегка изменяя структуру молекул, которые соединяются, чтобы образовать полимер, они могут сделать связи между молекулами длиннее, чтобы им было легче разъединяться и слипаться — ключ к исцелению. Это повторное связывание на молекулярном уровне называется динамической химией.
Динамическая химия была исследована в некоторых других полимерах, но эти материалы, как правило, предназначены для специализированных приложений или лабораторных условий, а не для обычных полимеров, используемых в коммерческих целях. Сосредоточившись на потребительских материалах и используя легкодоступные ингредиенты, исследователи надеются, что производители смогут легко интегрировать динамические материалы.
«Мы просто покупаем коммерческие материалы и смешиваем их вместе, без каких-либо изысканных средств управления или специального оборудования», — сказал Ченг. "Это очень простой, недорогой, недорогой процесс. Кто угодно может сделать это в любом масштабе."
Теперь, когда они установили необходимый химический состав, исследователи изучают, как динамическая полимочевина может поддержать различные области применения.
Например, они могут точно настроить смесь так, чтобы полиуретановое покрытие или краска можно было удалить.
«В некоторых областях, когда нет необходимости в том, чтобы покрытие было постоянным, и вы хотите, чтобы оно было съемным, эта химия может быть применена к существующим материалам покрытия, чтобы сделать его обратимым», — сказал Ченг. «В целом, полимочевина и полиуретан широко используются.
Эта химия может изменить существующие материалы, чтобы сделать их более динамичными и поддающимися лечению."
Национальный научный фонд и Национальные институты здравоохранения поддержали это исследование.
Ченг также связан с отделами химии и биоинженерии, Институтом передовых наук и технологий Бекмана, Институтом геномной биологии, Лабораторией исследования материалов Фредерика Зейтца и Лабораторией микро- и нанотехнологий в Университете штата Калифорния. я.
Смотрите видео, демонстрирующее действие препарата и его свойства самовосстановления: http: // www.YouTube.com / watch?v = 1i3yoK0C9Ag
