Regenerujący się polimer odrasta po uszkodzeniu

[KopalniaWiedzy.pl 349]

W amerykańskim laboratorium powstał wzorowany na układzie krwionośnym samonaprawiający się polimer. Automatycznie łata on dziury o średnicy 3 cm, czyli 100-krotnie większe niż dotychczas. Wcześniej samoreperujące się materiały mogły niwelować tylko niewielkie pęknięcia, teraz dzięki regeneracji i dostarczaniu substancji na łaty specjalnymi kapilarami wypełniane są całkiem spore luki.

Takie zdolności przydadzą się zarówno w przypadku dóbr komercyjnych (zderzak naprawiający się w ciągu kilku minut od wypadku byłby w końcu marzeniem każdego kierowcy), jak i trudnych do zastąpienia czy naprawienia części i produktów, np. wykorzystywanych w lotnictwie.

Naukowcy z Uniwersytetu Illinois w Urbana-Champaign bazowali na wynikach swoich wcześniejszych badań nad materiałami naczyniowymi. Za pomocą rozkładających się włókien naukowcy mogą tworzyć materiały z siecią kapilar inspirowanych biologicznymi układami krążenia.

Dostarczanie naczyniami pozwala transportować duże objętości czynników naprawiających, co z kolei przekłada się na odnowę dużych uszkodzonych obszarów. Podejście waskularne umożliwia także wielokrotne rekonstrukcje - wyjaśnia prof. Nancy Sottos.

Materiał do odnowy jest dostarczany dwoma równoległymi naczyniami. Przeszkodę, jaką jest grawitacja, przezwyciężono dzięki szybkiemu żelowaniu zmieszanych substancji. Żel twardnieje, tworząc wytrzymały mechanicznie polimer. Gdyby twardnienie nie zachodziło natychmiastowo, mielibyśmy do czynienia z, jak to nazywa prof. Scott White, krwawieniem, bo użyte substancje wyciekałyby z miejsca uszkodzenia. A tak tworzą coś na kształt skrzepu (to kolejna analogia do układu krążenia). Tworzy się żel, który wspiera i zatrzymuje ciecz. Ponieważ nie jest to jeszcze materiał strukturalny, możemy kontynuować proces odrastania, pompując do dziury więcej cieczy.

Zespół zademonstrował zdolności regeneracyjne na 2 klasach polimerów komercyjnych: tworzywach termoplastycznych i duromerach. Akademicy mogą dostroić reakcje chemiczne, by kontrolować prędkość tworzenia żelu lub jego twardnienia. Wszystko zależy od rodzaju uszkodzenia. W przypadku uszkodzenia postrzałowego, gdzie występuje centralny otwór i odchodzące od niego "pajączki", lepiej spowolnić reakcję żelowania, by zastosowane związki zdążyły przed stwardnieniem wsączyć się w pęknięcia.

Autorom opracowania z pisma Science marzą się komercyjne polimery z sieciami naczyniowymi wypełnionymi czynnikami regenerującymi. To na razie jednak pieśń przyszłości, a obecnie trwają prace nad optymalizacją systemów regeneracyjnych dla różnych typów materiałów.

 

 

« powrót do artykułu