Plastik, który krwawi - rzeczy naprawią się same
Nowy rodzaj tworzywa sztucznego ma zdolność do samonaprawy dzięki wyciekającym z uszkodzonego miejsca płynom, które krzepną jak krew - informuje "Science".
Choć stworzone przez człowieka konstrukcje często są bardziej wytrzymałe od struktur biologicznych, brak im charakterystycznej dla żywych istot zdolności do samonaprawy. Jedną z pierwszych prób był materiał stworzony w roku 200. przez zespół Scotta White’a z University of Illinois w Urbana-Champaign. Jednak był on w stanie naprawiać tylko mikroskopijne pęknięcia.
Teraz ten sam zespół stworzył tworzywo sztuczne wyposażone w swego rodzaju „układ krwionośny”. Dzięki temu rozwiązaniu mogą być naprawiane uszkodzenia widoczne gołym okiem.
W „naczyniach krwionośnych”. znajdują się dwa rodzaje cieczy, które reagują po zmieszaniu. Jeden płyn zawiera smukłe cząsteczki długołańcuchowe, drugi – cząsteczki mogące tworzyć trzy wiązania. Po zmieszaniu, cząsteczki obu składników tworzą trójwymiarową sieć, podobną do skrzepu tworzonego przez płytki krwi i włókna białkowe. Po kilku minutach powstaje wypełniający ubytek żel, który utwardza się w ciągu kilku godzin.
Podczas testów wykonano dwa kanały w kwadratowej płytce z plastiku. Następnie płytka została uszkodzona –. powstał czteromilimetrowy otwór oraz pęknięcia o łącznej długości 35 milimetrów. W efekcie kanały zostały odsłonięte. Po wstrzyknięciu do nich cieczy płyny wyciekły przez pęknięcia, zmieszały się i wypełniły pęknięcia w 20 minut. Po trzech godzinach materiał stwardniał i osiągnął wytrzymałość równą 60 proc. pierwotnej wytrzymałości plastiku.
Uszkodzenia większe niż 8 milimetrów okazały się trudniejsze do wypełnienia, ponieważ żel ściekał zanim zdążył stwardnieć. Naukowcy myślą o zastosowaniu pianek zamiast cieczy, jednak nie zdążyli na razie przetestować tej koncepcji.
White i jego koledzy chcą uzyskać materiał, wewnątrz którego krzyżują się wypełnione cieczami kanały, dzięki czemu każde uszkodzenie prowadzi do mieszania się krzepnących płynów. Taka sieć kanałów osłabiałaby materiał, ale nieznacznie. Zresztą podobne rozwiązanie zastosowała natura; wystarczy spojrzeć na kanały wewnątrz kości czy w drewnie.
Zdaniem twórców samonaprawiający się materiał może znaleźć zastosowanie na przykład w odbywających dalekie misje statkach kosmicznych, które narażone są na zderzenia z mikrometeorytami, w sprzęcie wiertniczym znajdującym się na dużej głębokości czy myśliwcach, których uszkodzenia naprawiałyby się podczas lotu.