Polimerze, ulecz się sam


Zarysowałeś lakier w samochodzie? Nie martw się, rysa zniknie, zanim zdążysz się jej dobrze przyjrzeć. Szwajcarzy i Amerykanie opracowali materiał, który, gdy uszkodzony, naprawia się samoistnie – wystarczy go tylko naświetlić - o czym donosi dzisiejsze „Nature”.

Nowe tworzywo jest wspólnym dziełem badaczy z Uniwersytetu we Fryburgu Szwajcarskim oraz amerykańskich Case Western Reserve University w Ohio i Army Research Laboratory w Marylandzie. Dzięki niemu jak pod wpływem czarodziejskiej różdżki zniknie każda rysa na karoserii samochodu, a kilkuletnia komórka czy laptop po przejściach zaczną wyglądać jak spod igły. Tak będzie, jeżeli powierzchnie, które chcemy naprawiać, zostaną zrobione z nowo stworzonych polimerów metalo-supramolekularnych (a w roli magicznej różdżki wystąpi banalna lampa ultrafioletowa).

Na czym polega niezwykłość nowych polimerów? Tradycyjne są długimi na tysiące atomów łańcuchami, w których jedno ogniwo trzyma wiązaniem kowalencyjnym drugie ogniwo, które trzyma… i tak dalej. (Wiązanie kowalencyjne polega na współdzieleniu pary u przez obywa atomy tworzące wiązanie.)

Tymczasem polimer metalo-supramolekularny ma bardziej finezyjną strukturę. Tu wewnątrz łańcucha co kilka segmentów pojawiają się jony metali, łączące ze sobą sąsiednie ogniwa. - Te polimery mają kompleks Napoleona: w rzeczywistości są małe, ale zachowują  się, jakby były dużo większe – obrazowo tłumaczy Stuart Rowan z Case Western Reserve University.

Jeżeli uszkodzić tę strukturę, powiedzmy, przejechać nożem po powierzchni polimeru, wiązania pomiędzy jonami metalu a segmentami polimeru zostaną zerwane, łańcuchy rozpadną się na kawałki, a jego elementy zostaną bezładnie porozrzucane wokół nowo powstałej rysy. I w tym momencie wkracza do akcji wspomniana czarodziejska różdżka - promieniowanie UV.

Pod jego wpływem metalowo-supramolekularny polimer zmienia stan skupienia ze stałego w ciekły, powstaje zupa z jonów metali oraz pojedynczych segmentów dawnego łańcucha. Gdy wyłączyć lampę, struktura polimeru odbudowuje się sama: segmenty chwytają jony metali, jony metali chwytają segmenty, a tam, gdzie przed chwilą mieliśmy rozsypane elementy, z powrotem dostajemy łańcuch. Powierzchnia, która przed chwilą była porysowana, jest jak nowa. Wyrażenie „jak nowa” należy rozumieć dosłownie: naukowcy wielokrotnie, w tym samym miejscu, uszkadzali i naprawiali powierzchnie z polimeru metalowo-supramolekularnego, by przekonać się, czy nie osłabia to materiału. Okazuje się, że nie.

Polimer jeszcze nie jest gotów do produkcji. „Jednym z następnych zadań, jakie stoją przed nami będzie opracowanie materiału, który można będzie wdrożyć do produkcji przemysłowej” – mówi prof. Rowan. Twórcy polimerów metalowo-supramolekularnych myślą o zastosowaniach takich jak lakiery samochodowe, meble, podłogi – i wszystko inne, co tylko rynek wymyśli.

Maciej Bójko

 

Film: Zobacz przyszłość lakierów samochodowych i nie tylko

Komentarze (2)
2sobota, 25, czerwiec 2011 14:18
Jeszcze Ci przyjdzie poczekać. Ekonomia to jednak uparta bestia, nie wspominając o szeroko rozumianych kwestiach prawnych. No i technologia... Coś się jednak dzieje. ;)
1piątek, 13, maj 2011 10:39
zamawiam samochód z takim lakierem, tylko kiedy będą dostępne?
Komentarze (2)
2sobota, 25, czerwiec 2011 14:18
Jeszcze Ci przyjdzie poczekać. Ekonomia to jednak uparta bestia, nie wspominając o szeroko rozumianych kwestiach prawnych. No i technologia... Coś się jednak dzieje. ;)
1piątek, 13, maj 2011 10:39
zamawiam samochód z takim lakierem, tylko kiedy będą dostępne?