Исследователи разрабатывают уникальные суперэластичные полимеры, которые могут самовосстановиться

материал технологии

В рамках исследования новых полимеров, исследователи успешно разработали новый самовосстанавливающийся материал, что считается крупным прорывом в области синтеза материалов.

Материал, представляющий собой полимер с невероятным растяжением, подавлением вибрации и самовосстанавливающимися свойствами, был разработан командой ученых из Национальной лаборатории Ок-Риджа (ORNL) в Теннесси, а также исследователями из Университета Теннесси, Ноксвилла и Северо-Западного университета в Иллинойсе.

«Использование химии самовосстановления для создания синтетических полимерных материалов, которые могут восстанавливать свои свойства, представляет большой интерес», считают исследователи во главе с Пэн-Фей Цао из Центра нанофазных материаловедения и Отделения химических наук в ORNL, говорится в их отчете, который был опубликован в журнале Advanced Functional Materials.

Материал, состоящий из эластичных полимеров называемых эластомерами, продемонстрировал невероятные свойства растяжения, удлиняясь до 5600%. Исследователи заявили, что это удалось сделать главным образом благодаря настраиваемым механическим свойствам эластичных эластомеров, которые им удалось использовать.

Исследователи контролировали эластичные сегменты материала, используя резиновые полимерные прокладки, расположенные между водородными связями, для достижения максимального удлинения эластомера с регулируемой упругостью и прочностью.

Эти корректировки также придали материалу отличные акустические и виброгасящие свойства, а также способность быстро восстанавливаться после растяжения и механического повреждения. При комнатной температуре полимер полностью восстанавливается за 120 минут, но он восстанавливается значительно быстрее, когда повышается температура окружающей среды.

Исследователи также обнаружили, что процесс самовосстановления, который использует материал, может полностью восстановить его и позволяет ему вернуться к своему первоначальному виду без каких-либо ранее поврежденных следов.

Из-за его уникальных свойств самовосстановления исследователи убеждены, что этот материал потенциально может быть использован для изготовления более долговечных и более эффективных пленок, мембран, покрытий и других полезных продуктов.

Самовосстанавливающиеся материалы из прошлого в настоящее

Несмотря на то, что идея самовосстанавливающихся материалов считается «футуристической» концепцией, она на самом деле древняя. Эта концепция существует со времен Римской империи.

Доказательства этого, по словам археологов, можно найти в сооружениях, построенных древними римлянами с использованием бетона, изготовленного из вулканической породы, негашеной извести и вулканического пепла определенного типа, называемого пуццолан.

«Римский бетон значительно слабее современных бетонов. Он примерно в десять раз слабее», сказал Ренато Перуккио, инженер-механик из Университета Рочестера в Нью-Йорке. «Предполагается, что этот материал обладает феноменальным сопротивлением с течением времени».

По мнению археологов, римский бетон обязан своими элементарными свойствами самовосстановления пуццолановой активности или химическому процессу, который происходит, когда вулканический пепел и негашеная известь реагируют с водой.

Процесс включает в себя создание минеральных кристаллов алюмосиликата кальция под названием стратлингит, который используется для замены негашеной извести. Эти кристаллы растут в пределах матрицы материала, включая межфазные зоны, где как правило возникают трещины. Получающееся в результате непрерывное образование кристаллов в конечном итоге удерживает раствор, эффективно противодействуя образованию трещин.

«Плотные сростки кристаллов препятствуют распространению трещин и сохраняют когезию в микронном масштабе, что в свою очередь, позволяет бетону сохранять свою химическую стойкость и структурную целостность в сейсмически активной среде в тысячелетнем масштабе», сказал Мари Джексон, ученый из факультета сказал факультет гражданского и экологического строительства Калифорнийского университета в Беркли.

Джексон ранее возглавлял команду, чтобы исследовать долговечность и выносливость римского архитектурного бетона.

С тех пор свойства самовосстанавливающегося римского бетона вдохновили на создание других подобных материалов, в том числе полимерной смеси, разработанной Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), которая может заделать проколотые отверстия, созданные пулями.

Самовосстанавливающиеся материалы, ограничивающие их собственное негативное воздействие на окружающую среду, являются одними из наиболее многообещающих разработок в современном быстро меняющемся и экологически сознательном мире. Эти материалы не только полезны и практичны, но и невероятно экономичны, тем более что технологии самовосстановления, такие как используемые в инфраструктуре и промышленности, помогают экономить время и деньги.

Источник: onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201800741 

А также рекомендуем:
сбор воды из воздуха
Большинство систем сбора воды собирают осадки, такие как дождь или капли воды из тумана и других низменных облаков. Но новое устройство, разработанное китайскими исследователями, может получить его непосредственно из атмосферы, ...
Подробнее
материал из кишок рыбы
Люси Хьюз, 23-летняя студентка Университета Сассекса, разработала MarinaTex - биопластик, изготовленный из органических рыбных отходов и красных водорослей. В то время как рыбные кишки могут вызывать у большинства людей тошноту, одна ...
Подробнее
маленькие частицы
Термохромные материалы - это «умные» материалы, которые меняют свой цвет в зависимости от температуры окружающей среды. Недавно сингапурская исследовательская группа представила жидкость, которая становилась намного темнее по мере нагревания. Их ...
Подробнее
парень построил ядерный реактор
Некоторые подростки слушают музыку, некоторые занимаются спортом, который им нравится, некоторые даже проводят время в социальных сетях и видеоиграх, а некоторые, например, как 14-летний Джексон Освальт, строят работающий ядерный реактор ...
Подробнее
швейная машина из бритвенных лезвий
Бангладешский художник Тайеба Бегум Липи (Tayeba Begum Lipi) получает предметы, соединяя множество бритвенных лезвий. Острые металлические объекты превращаются в детские коляски, теннисную обувь, чувственные ткани, швейные машины и многое другое. ...
Подробнее
Исследователи разрабатывают уникальную графеновую пену, которая «собирает» воду
Студентка создала биоразлагаемый пластик из кишок рыбы и
Ученые разрабатывают жидкость, которая меняет цвет при нагревании
Подросток строит ядерный реактор в комнате родителей
Одежда и предметы домашнего обихода из бритвенных лезвий


Вы можете пропустить чтение записи и оставить комментарий. Размещение ссылок запрещено.

Оставить комментарий

Учтите! Комментарии публикуются только после проверки на спам.

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :schu: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :njam: :mrgreen: :lol: :laila: :idea: :grin: :gaf: :foto: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: