Регенерация пластика подобно биологическим тканям

Источник: Physorg

Исследователи из Университета Иллинойса (США) разработали материал с уникальной способностью к самовосстановлению. До сих пор подобные материалы могли «залечить» лишь микроскопические трещины. Новый пластик способен заполнить большие трещины и дыры. Исследовательская группа под руководством профессора Скотта Уайта включает профессоров Джеффри С. Мура и Нэнси Соттос, а также аспирантов Бретт  Крулл, Винди Санта Круус и Райана Джерджели. Как отмечает профессор Мур, новый синтетический материал по своим регенерационным возможностям может сравниться с живыми системами. Такая способность может быть выгодной для коммерческих товаров (к примеру, детали кузова автомобиля могли бы сами восстанавливаться после аварии). Но еще важнее новинка для тех деталей и изделий, которые чрезвычайно трудно заменить или отремонтировать — в особенности это относится к аэрокосмической отрасли.

Создание регенерирующего пластика стало возможным благодаря предыдущей разработке команды — особому сосудистому материалу. Вдохновившись возможностями кровеносной системы, исследователи создали материал с сетью «капилляров» — специальных полых волокон. По словам профессора Соттос, сосудистая доставка позволяет подводить к месту деформации большой объем лечебных агентов и охватывать значительные зоны повреждений. Кроме того, такой подход обеспечивает несколько циклов реставрации, если повреждение было неоднократным. Два соседних капилляра, идущих параллельно друг другу, заполнены специальными химическими веществами, которые вытекают, если сосуды повреждаются. Две жидкости смешиваются с образованием геля, который охватывает разрыв, заполняя трещины и отверстия.

Когда гель затвердевает, он превращается в прочный полимер, сравнимый по механическим характеристикам с окружающим его пластиком. Профессор Уайт отмечает, что его команде пришлось бороться со многими внешними факторами, в том числе — с силой тяжести. Реактивные жидкости должны образовывать гель достаточно быстро, чтобы он сразу начинал затвердевать. Если этого не происходит, жидкость просто выльется из поврежденной области. Образование геля сохраняет жидкость, а так как материал еще не достаточно твердый, процесс восстановления может быть продолжен за счет привлечения большего количества жидкости в отверстие.

Команда продемонстрировала свою систему регенерации на двух известнейших типах полимеров пластмасс — термопластах и термореактивных пластмассах. Ученые могут настраивать химические реакции, чтобы управлять скоростью образования геля и скоростью его затвердевания, в зависимости от вида повреждения. К примеру, воздействие пули, кроме центрального отверстия,  может вызвать серию радиальных трещин. Поэтому реакция геля может быть замедлена, чтобы химическое вещество проникло во все щели до затвердевания. По мнению исследователей, технология регенерирующего пластика может быть внедрена в производство уже в скором будущем. Простая и эффективная методика изготовления сосудистых материалов уже существует. Теперь ученым осталось оптимизировать состав регенерирующих химических агентов для разных типов материалов.