Razvijena tvrda samoobnovljiva guma

Istraživači sa Harvardove škole inženjerstva i primenjene nauke (SEAS) razvili su novu vrstu gume koja je jednako teška poput prirodne gume, ali je ujedno i samoobnovljivi materijal.

Samoobnovljivi materijali nisu nova vrsta, istraživači u SEAS već su razvili samoobnovljive hidrogelove. Oni se oslanjaju na vodu koja uklanja reverzibilne veze koje mogu podstaći obnovu. Međutim, inženjerska svojstva samoobnove u suvim materijalima kao što je guma, pokazala su se kao jako veliki izazov. To je zato što je guma izrađena od polimera često povezanih trajnim, kovalentnim vezama. S obzirom na to da su ove veze neverovatno snažne, jednom kada puknu, nikada se neće ponovo spojiti, prenosi portal m-Kvadrat.

Sa ciljem da se dobije samoobnovljiva guma, trebalo je da tim napravi veze koje povezuju reverzibilne polimere, takve da mogu da se slome i da se ponovo obnove.

- Prethodna istraživanja su koristila reverzibilne veze vodonika za povezivanje polimera u obliku gume, ali reverzibilne veze su inherentno slabije od kovalentnih veza - rekao je Li-Heng Cai, doktorski saradnik u SEAS-u i koautor ovog istraživanja.

To je postavilo pitanje možemo li učiniti nešto tvrdim, a samoobnovljivim?

Istraživači su razvili molekularni konopac koji vezuje ove dve vrste veza. Ovaj konopac, nazvan nasumično razgranati polimer, omogućava da se dve prethodno nemešane veze homogeno izmešaju na molekularnoj skali. Pri tome su uspeli da stvorei prozirnu, tvrdu, samoobnovljivu gumu. Tipična guma ima tendenciju da pukne na određenom stresnom mestu kada se primenjuje sila. Kada se razvuče, hibridna guma razvija otvore kroz materijal slične pukotinama, ali povezane vlaknastim nitima. Ovi otvori preraspodeljuju pritisak, tako da ne postoji lokalizovana tačka pritiska koja može uzrokovati katastrofalno propadanje materijala. Kada se oslobađa pritisak, materijal se vrati nazad u svoj izvorni oblik i otvori se ponovo spoje. Sposobnost samoobnove privlači širok spektar gumenih proizvoda.

- Mogli bismo da koristimo ovaj materijal kao jedan od sastavnih delova za izradu gume za vozila - rekao je jedan od istraživača na ovom projektu i dodao da ako imate prerezanu ili pobušenu gumu, ova guma ne bi morala odmah da bude zamenjena, već bi se samoobnovila dok vozite do te mere da bi vam bilo dovoljno da izbegnete dramatična oštećenja.

Za nauku o materijalima nije potpuno razumljivo zašto ova hibridna guma stvara otvore kada se rasteže. Za svrhe i potrebe inženjeringa i dalje treba istražiti primenu hibridne gume koja koristi izvanrednu kombinaciju optičke prozirnosti, otpornosti i sposobnosti samoobnove. Naime, koncept korišćenja molekularnog dizajna za mešanje kovalentnih i reverzibilnih veza za stvaranje homogenog hibridnog elastomera je i dalje prilično uopšten i trebalo bi da omogući razvoj tvrdih polimera za samoobnovljive praktične upotrebe, prenio je portal m-Kvadrat.