Plastiki, które się same naprawiają
Zauważyłeś rysę na karoserii ślicznego, wypastowanego na błysk auta? Nie martw się, trochę słońca i uszkodzenie zagoi się samo. Tak będzie, jeśli nadwozia pokryje nowy plastik opisany dziś w "Science".
Oto nowy typ polieturanu - plastiku, który zrobił wielką karierę w przemyśle i gospodarstwach domowych. Robi się z niego włókna elastyczne, jak lycra i elastan, podeszwy butów, elementy zawieszenia samochodów, a także różnego rodzaju pianki.
Plastiki są sztucznymi tworzywami, które przypominają swą budową naturalną celulozę, kauczuk czy chitynę - składają się z długich łańcuchów prostych cząsteczek (fachowo zwane są polimerami). Marek Urban i Biswajit Ghosh z Uniwersytetu Południowego Missisipi w Hattiesburg do łańcuchów, które są rusztowaniem polieturanu, dodali cząsteczki dbające o to, żeby wszelkie uszkodzenia szybko się zabliźniały.
Jak to działa? Kiedy te cząsteczki ulegają rozerwaniu - w wyniku mechanicznego zadrapania, pęknięcia lub przecięcia tworzywa - ich swobodne końce mają naturalną skłonność do szukania partnerów, z którymi mogłyby utworzyć na powrót solidne wiązanie, a więc odtworzyć łańcuch. A czynnikiem przyspieszającym gojenie jest światło ultrafioletowe.
Naukowcy jak zwykle czerpali z natury. W skład "gojących się" cząsteczek wchodzi oksetan (związek organiczny mający kształt czteroczłonowego pierścienia - z trzema atomami węgla i atomem tlenu) oraz chitozan (naturalny polimer znajdujący się w szkieletach krabów, krewetek, homarów etc.). Badacze publikują w "Science" zdjęcia cienkiej warstwy swojego materiału, w której zrobili niewielką rysę (o szerokości setnej części milimetra), a potem oświetlili ją lampą UV. Widać, że po 15 minutach uszkodzenie samo się zabliźniło.
Lampa w zakresie ultrafioletu świeciła podobnie jak słońce. Autorzy wynalazku sugerują, że ich plastikiem będzie można pokrywać karoserie aut, dzięki czemu wszelkie rysy znikną same w czasie jazdy tym szybciej, im pogodniejszy będzie dzień. "W silnym słońcu typowym dla południowych Stanów Zjednoczonych uszkodzenia będą goić się kilka razy szybciej niż na północy kraju" - piszą. Co ważne, w tym procesie nie przeszkadza wilgoć (ani jej brak). Dodają, że zastosowań dla nowego tworzywa może być mnóstwo - od opakowań po protezy medyczne i tekstylia (wyobraźnia podsuwa np. obraz samocerujących się skarpet i rajstop).
Zgnieć i napraw
Samonaprawiające się materiały są przebojem ostatnich lat, pracuje nad nim wiele laboratoriów na świecie. Pionierem był zespół Scotta White'a z Uniwersytetu Illinois (USA), który w 2001 r. pokazał, jak można zasklepiać rany w tworzywach epoksydowych. Naukowcy naszpikowali materiał maleńkimi kapsułkami, w których znajduje się płynna żywica. Wskutek uszkodzenia kapsułki pękają, żywica wypływa, wypełnia ubytki i pęknięcia, po czym zastyga w zetknięciu z rozproszonymi w materiale cząsteczkami utwardzacza.
W grudniu zeszłego roku profesorowie Scott White i Paul Brown opisali w "Advanced Materials" najnowszy materiał tego typu, który już lada chwila powinien trafić na rynek. Może służyć jako farba do zabezpieczania przed korozją kadłubów statków, rurociągów, platform wiertniczych, których częsta konserwacja jest kosztowna lub utrudniona.
W tej antykorozyjnej farbie pływają dwa rodzaje mikrokapsułek. Jedne zawierają cząsteczki będące ogniwami polimerowego łańcucha, a w drugich jest katalizator, który sprawia, że te cząsteczki łączą się i tworzą wodoszczelny plastik, podobny do łazienkowego sylikonu. Jego zadaniem jest łatanie i zabezpieczenie miejsc, w których farba zostanie zarysowana (bo w tych właśnie miejscach kapsułki zostaną zgniecione, uwalniając uszczelniacz i katalizator).
Naukowcy wykonali też eksperyment. Porysowali kilka stalowych płytek, które były pomalowane nowym samouszczelniającym pokryciem oraz zwykłą okrętową farbą. I włożyli je na pięć dni do słonej wody. Okazało się, że porysowany metal pokryty zwykłą farbą zaczął rdzewieć na potęgę. A na nowym pokryciu nie było śladu rdzy.
Farba nie nadaje się jednak do malowania karoserii samochodów ani tam, gdzie liczy się efekt estetyczny, bo nie jest gładka. Kapsułki mają średnicę od 10 do 100 mikrometrów, sprawiają, że pomalowana powierzchnia jest szorstka i ziarnista.
Ale opisany teraz w "Science" polieturanowy plastik już nie ma tej wady. Może więc już niedługo, zamiast szukać zacienionego miejsca do zaparkowania, będziemy się bić o jak najbardziej nasłonecznione. Żeby auto samo się wypolerowało. A lakiernicy pójdą z torbami.
Źródło: Gazeta Wyborcza
Zauważyłeś rysę na karoserii ślicznego, wypastowanego na błysk auta? Nie martw się, trochę słońca i uszkodzenie zagoi się samo. Tak będzie, jeśli nadwozia pokryje nowy plastik opisany dziś w "Science".
Oto nowy typ polieturanu - plastiku, który zrobił wielką karierę w przemyśle i gospodarstwach domowych. Robi się z niego włókna elastyczne, jak lycra i elastan, podeszwy butów, elementy zawieszenia samochodów, a także różnego rodzaju pianki.
Plastiki są sztucznymi tworzywami, które przypominają swą budową naturalną celulozę, kauczuk czy chitynę - składają się z długich łańcuchów prostych cząsteczek (fachowo zwane są polimerami). Marek Urban i Biswajit Ghosh z Uniwersytetu Południowego Missisipi w Hattiesburg do łańcuchów, które są rusztowaniem polieturanu, dodali cząsteczki dbające o to, żeby wszelkie uszkodzenia szybko się zabliźniały.
Jak to działa? Kiedy te cząsteczki ulegają rozerwaniu - w wyniku mechanicznego zadrapania, pęknięcia lub przecięcia tworzywa - ich swobodne końce mają naturalną skłonność do szukania partnerów, z którymi mogłyby utworzyć na powrót solidne wiązanie, a więc odtworzyć łańcuch. A czynnikiem przyspieszającym gojenie jest światło ultrafioletowe.
Naukowcy jak zwykle czerpali z natury. W skład "gojących się" cząsteczek wchodzi oksetan (związek organiczny mający kształt czteroczłonowego pierścienia - z trzema atomami węgla i atomem tlenu) oraz chitozan (naturalny polimer znajdujący się w szkieletach krabów, krewetek, homarów etc.). Badacze publikują w "Science" zdjęcia cienkiej warstwy swojego materiału, w której zrobili niewielką rysę (o szerokości setnej części milimetra), a potem oświetlili ją lampą UV. Widać, że po 15 minutach uszkodzenie samo się zabliźniło.
Lampa w zakresie ultrafioletu świeciła podobnie jak słońce. Autorzy wynalazku sugerują, że ich plastikiem będzie można pokrywać karoserie aut, dzięki czemu wszelkie rysy znikną same w czasie jazdy tym szybciej, im pogodniejszy będzie dzień. "W silnym słońcu typowym dla południowych Stanów Zjednoczonych uszkodzenia będą goić się kilka razy szybciej niż na północy kraju" - piszą. Co ważne, w tym procesie nie przeszkadza wilgoć (ani jej brak). Dodają, że zastosowań dla nowego tworzywa może być mnóstwo - od opakowań po protezy medyczne i tekstylia (wyobraźnia podsuwa np. obraz samocerujących się skarpet i rajstop).
Zgnieć i napraw
Samonaprawiające się materiały są przebojem ostatnich lat, pracuje nad nim wiele laboratoriów na świecie. Pionierem był zespół Scotta White'a z Uniwersytetu Illinois (USA), który w 2001 r. pokazał, jak można zasklepiać rany w tworzywach epoksydowych. Naukowcy naszpikowali materiał maleńkimi kapsułkami, w których znajduje się płynna żywica. Wskutek uszkodzenia kapsułki pękają, żywica wypływa, wypełnia ubytki i pęknięcia, po czym zastyga w zetknięciu z rozproszonymi w materiale cząsteczkami utwardzacza.
W grudniu zeszłego roku profesorowie Scott White i Paul Brown opisali w "Advanced Materials" najnowszy materiał tego typu, który już lada chwila powinien trafić na rynek. Może służyć jako farba do zabezpieczania przed korozją kadłubów statków, rurociągów, platform wiertniczych, których częsta konserwacja jest kosztowna lub utrudniona.
W tej antykorozyjnej farbie pływają dwa rodzaje mikrokapsułek. Jedne zawierają cząsteczki będące ogniwami polimerowego łańcucha, a w drugich jest katalizator, który sprawia, że te cząsteczki łączą się i tworzą wodoszczelny plastik, podobny do łazienkowego sylikonu. Jego zadaniem jest łatanie i zabezpieczenie miejsc, w których farba zostanie zarysowana (bo w tych właśnie miejscach kapsułki zostaną zgniecione, uwalniając uszczelniacz i katalizator).
Naukowcy wykonali też eksperyment. Porysowali kilka stalowych płytek, które były pomalowane nowym samouszczelniającym pokryciem oraz zwykłą okrętową farbą. I włożyli je na pięć dni do słonej wody. Okazało się, że porysowany metal pokryty zwykłą farbą zaczął rdzewieć na potęgę. A na nowym pokryciu nie było śladu rdzy.
Farba nie nadaje się jednak do malowania karoserii samochodów ani tam, gdzie liczy się efekt estetyczny, bo nie jest gładka. Kapsułki mają średnicę od 10 do 100 mikrometrów, sprawiają, że pomalowana powierzchnia jest szorstka i ziarnista.
Ale opisany teraz w "Science" polieturanowy plastik już nie ma tej wady. Może więc już niedługo, zamiast szukać zacienionego miejsca do zaparkowania, będziemy się bić o jak najbardziej nasłonecznione. Żeby auto samo się wypolerowało. A lakiernicy pójdą z torbami.
Źródło: Gazeta Wyborcza
Fajne? Ranking DIY
)
