Mokslo ir technologijų pasaulis

Skaidrios polimerinės plėvelės plačiai naudojamos kaip LED ir jutiklinių ekranų, fotovoltinių elementų bei kitų įrenginių apsauginės dangos. Laikui bėgant, atsitiktiniai įbrėžimai ar kitokie pažeidimai kaupiasi plėvelių paviršiuje pablogindami jų optinį pralaidumą ir iškraipydami matomus vaizdus. Taigi, labai pageidautinos, nors vis dar sunkiai praktiškai realizuojamos, tokių plėvelių savybės - atsparumas mechaniniams pažeidimams ir geba užsigydyti pažeistą paviršių.

Šiuo metu jau sukurta daug įvairių savaime užsigydančių polimerų, kuriuose gijimo procesas yra išorinis arba vidinis. Išoriniam gijimui užtikrinti į polimerą mikrokapsulių ar gyslelių pavidalu įterpiama speciali gydančioji medžiaga. Gijimas prasideda iš karto po pažeidimo ir gydančiosios medžiagos ištekėjimo iš plyšusių kapsulių ar gyslelių. Tačiau įvairūs intarpai polimere stipriai sklaido matomą šviesą ir sumažina plėvelių optinį skaidrumą.

Vykstant vidinio gijimo procesams, polimerai atkuria savo savybes dėl būdingų vidinių fizikinių sąveikų, tokių kaip molekulių interdifuzija arba atsistatančios cheminės jungtys. Atsistatančios cheminės jungtys apima kovalentines jungtis (dinaminiai cheminių jungčių mainai, Diels – Alder reakcijos, atsistatančios C-ON cheminės jungtys, fotoreversinis persigrupavimas, disulfido mainai), nekovalentines tarpatomines jungtis (metalines ir jonines) ir tarpmolekulines jėgas (vandenilinė ir Van der Valso sąveika).

Išsamūs grįžtamųjų ir adaptyvių nekovalentinių sąveikų tyrimai pasitarnavo kuriant labai sudėtingas chemines sistemas, pvz. supramolekulinius polimerus, kurie dažnai naudojami kaip savaime užsigydančios medžiagos. Vidinio gijimo mechanizmą panaudojantys polimerai visada turi savyje užprogramuotą savaiminio užsigydymo funkciją, kurią aktyvuoja pažeidimai arba išorinis stimulas (pvz., šiluma, šviesa ar slėgis).

Pastaraisiais metais tyrėjus itin domina formą įsimenantys polimerai, kurie, veikiant išoriniam stimului, geba atkurti savo formą po laikinų deformacijų ir, suartindami įtrūkusius paviršius, gerokai palengvina savaiminio užsigydymo procesą. Pagrindinis formą įsimenančių polimerų privalumas - būdingas formos atkūriamumas, eliminuojantis išorinės jėgos poreikį siekiant dalinai ar visiškai užgydyti įtrūkimus, įbrėžimus ir kitus paviršiaus defektus.

Sukurta nemažai polimerų įsimenančių savo formą. Tarp jų dėl savo skaidrumo ir lengvai keičiamų savybių itin populiarūs laisvųjų radikalų polimerizacijos metodu tinklinami amorfiniai polimerai metakrilato pagrindu. Pagrindiniai tokių polimerų trūkumai: heterogeninio polimerinio tinklo formavimasis ir polimerizacijos reakcijos slopinimas monomerams sąveikaujant su deguonimi. Palyginus su įprastais metakrilatų grupės formą įsimenančiais polimerais, alkenų hidrotioliacijos būdu sintetinamos tiolių-enų polimerinės sistemos turi daug privalumų, įskaitant galimybę polimerizuotis deguonies aplinkoje, mažą tūrio pokytį polimerizuojant, polimerinio tinklo homogeniškumą, polimerizuotų plėvelių tvirtumą, lankstumą ir didelį optinį skaidrumą.

Kauno technologijos universiteto Medžiagų mokslo instituto mokslininkai, vykdydami 2014–2020 metų Europos Sąjungos fondų investicijų veiksmų programos priemonės Nr. 09.3.3-LMTK-712 „Mokslininkų, kitų tyrėjų, studentų mokslinės kompetencijos ugdymas per praktinę mokslinę veiklą“ veiklos „Mokslininkų kvalifikacijos tobulinimas vykdant aukšto lygio MTEP projektus“ finansuojamą projektą Nr. 09.3.3-LMT-K-712-01-0074 „Polifunkcinių „užsigydančių“ kompozitų naujos kartos liečiamiesiems ekranams kūrimas ir tyrimas“, sukūrė įbrėžimus užsigydančią polimerinę plėvelę UV spinduliuote sutinklintų formą įsimenančių tiolių-enų pagrindu. Ši plėvelė ne tik reaguoja į temperatūros pokyčius, kaip į užsigydymo procesą sužadinantį išorinį stimulą, bet geba užsigydyti įbrėžimus ir įprastoje aplinkos temperatūroje. Itin svarbu, kad susintetintas polimeras yra lankstus ir optiškai skaidrus, ir gali būti panaudotas kuriant įvairius optoelektroninius prietaisus.

Mokslininkų rezultatai publikuoti atviros prieigos žurnale „Materials“. Daugiau skaitykite čia.