Mokslo ir technologijų pasaulis

Automobiliai be įbrėžimų ir netrupantis nagų lakas tėra save atkuriančių „Terminatoriaus“ medžiagų panaudojimo svajonių pradžia

Svajonė prasideda nuo automobilių, užsigydančių įbrėžimus ir kurių niekad nereikia perdažyti, ar save susidaigstančių rūbų. Bet įsivaizduokite niekad nepasenstantį tiltą, kurio bokštai ir atramos nuolat save atnaujina iš vidaus. Arba lėktuvą, kurio sparnai ir fiuzelažas nuolatos atnaujinami, tad jų niekad nepažeidžia nuovargis ar korozija.

Scottui White'ui, Illinois'o universiteto Urbana-Champaignėje inžinieriu tai neatrodo itin tolima perspektyva. Jis yra pasigydančių polimerų pionierius – galinčių save atnaujinti sudėtingų medžiagų.

2001 m., White'as publikavo detales apie panašų į plastiką polimerą, kuriame yra mikrokapsulių, kurios, vos atsiradus plyšiui ar skylutei, atsiveria, išleisdamos gydančią medžiagą į plyšį, kuri repolimerizuoja ir pataiso medžiagą. Jis ėmėsi šio produkto komercializavimo, kaip paviršiaus, kuris gali būti naudojamas nuo žalingų aplinkos veiksnių saugoti viską, nuo tiltų iki sraigtasparnių rotorių menčių.

Komerciškai prieinamų save gydančių polimerų pasiūla kol kas negausi, tačiau daug medžiagų laboratorijose rodo daug žadančius rezultatus. Šių metų gegužę IBM Research (Almaden, Kalifornija) chemikai atskleidė detales apie polimerą, kurio gydomosios galios randasi iš nutrūkusių vandenilinių jungčių persiformavimo pakaitinus. Poliheksahidrotriazinas (PHT) gali būti arba kieta medžiaga. arba gelis ir kombinuojamas su superstirpiomis medžiagomis. pavyzdžiui anglies nanovamzdeliais, galėtų tapti automobilių metalinių dalių alternatyva. Jis netgi galėtų tapti pasigydančio nagų laiko dalimi (Science, vol 344, p 732).

Dauguma pasigydančių polimerų gali pasitaisyti tik smulkius įskilimus ir įbrėžimus, kurių plotis apie 100 mikrometrų, – maždaug tokio storio yra žmogaus plaukas. Tačiau anksčiau šiais metais White'o komanda pranešė apie polimerą, galintį užsigydyti iki 3 cm skersmens skyles. Medžiagoje esančiuose plonuose kanalėliuose arba „venose“ yra dviejų medžiagų prekursoriai: greitai bet kokius plyšius užpildantis gelis, ir užpildui tvirtumą suteikiantis atsparesnis polimeras (Science, vol 344, p 620).

Tai dar ne visai baigtas dalykas: reikia užtikrinti, kad venos nesusilpnintų medžiagos struktūrinio vientisumo, ir kol kas skylių užpildymui reikalinga išorinė pompavimo sistema, kas naudojimui tikrovėje nepraktiška. Bet jei pasiseks ir finansavimas neišseks, White'as tikisi išvysti pirmuosius produktus, galinčius atlikti didelio masto savęs pataisymą, jau per dešimtmetį.

Po to tikslas yra visiškai save regeneruoti galinčios medžiagos. „Jūsų kaulai visiškas atsinaujinimas vyksta 7 metų ciklu,“ sako White'as. „Įsivaizduokite jei galėtumėte statyti save permodeliuojančias inžinerines sistemas.“

Tam reikėtų protingos grįžtamosios chemijos, kur viena polimero dalis nuolat ỹra, o kita kuriasi, vyksta nuolatinis dekonstrukcijos, atsinaujinimo ir stiprėjimo procesas. Tam savo ruožtu reikia tinkamos pradinės medžiagos. „Tai turi būti kažkas metastabilaus, tai yra, turi gebėti pats dezintegruotis,“ sako White'as. Parinkus tinkamą mišinį, galima sukurti medžiagą, kuri prireikus gali pradėti pati irti, kaip alternatyva biodegraduojantiems plastikams (žr. „Nuostabios medžiagos: plastiką naikina vorai su krevetėmis“).

Žinia, tokios formą keičiančios, atsigaminančios „Terminatoriaus“ medžiagos dar toli nuo rinkos. „Tebereikia nuveikti daug mokslo,“ sako White'as. „Bet mūsų svajonės nemažos.“

Andy Ridgway
New Scientist № 2990