211service.com
Plastmasa, kas dziedina pati
Pētnieki Ilinoisas Universitātē Urbana-Champaign (UIUC) ir izgatavojuši polimēru materiālu, kas var atkārtoti izārstēties, kad tas plaisā. Tas ir nozīmīgs progress ceļā uz pašatjaunojošiem medicīniskiem implantiem un pašizlabojošiem materiāliem izmantošanai lidmašīnās un kosmosa kuģos. To varētu izmantot arī mikroprocesoru un elektronisko shēmu dzesēšanai, un tas varētu pavērt ceļu uz plastmasas pārklājumiem, kas paši atjaunojas.
Pašārstniecības līdzeklis: Pēc cilvēka ādas veidots jauns materiāls, kas vairākas reizes dziedē pats, ir izgatavots no diviem slāņiem. Augšējā polimēra pārklājums satur sīkas katalizatora daļiņas, kas izkaisītas. Substrāts satur mikrokanālu tīklu, kas satur šķidru dziedinošo līdzekli. Kad pārklājums saplaisā, plaisas izplatās uz leju un sasniedz apakšējos kanālus, no kuriem izplūst dziedinošais līdzeklis. Līdzeklis sajaucas ar katalizatoru un veido polimēru, aizpildot plaisas.
Pirms sešiem gadiem UIUC pētnieki ziņoja par pirmo pašdziedinošo materiālu, un kopš tā laika citas pētniecības grupas ir izveidojušas dažādas šādu materiālu versijas, tostarp polimērus, kas atkārtoti salabojas, pakļaujoties karstumam vai spiedienam. Taču šī ir pirmā reize, kad kāds ir izgatavojis materiālu, kas var vairākas reizes salabot sevi bez jebkādas ārējas iejaukšanās, saka Nensija Sotto , materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors UIUC un viens no pētniekiem, kas vadīja darbu.
Tas būtībā ir kā dzīvības piešķiršana plastmasai, saka Kriss Beļavskis , ķīmijas profesors Teksasas Universitātē Ostinā. Viņš saka, ka galvenais mērķis būtu radīt materiālus, kas paši uzlabojas, un tas ir pārsteidzošs koncepcijas pierādījums.
Sotto un viņas kolēģi ir izstrādājuši jauno materiālu, par ko ziņots šīs nedēļas laikā Dabas materiāli , lai atdarinātu cilvēka ādu. Ja tiek nogriezts ādas ārējais aizsargslānis, iekšējais slānis, kurā ir blīvs sīku asinsvadu tīkls, ievada barības vielas uz griezumu, lai palīdzētu dziedēt. Pašdziedinošais materiāls sastāv no epoksīda polimēra slāņa, kas uzklāts uz pamatnes, kas satur trīsdimensiju mikrokanālu tīklu. Epoksīda pārklājums satur sīkas katalizatora daļiņas, savukārt kanāli pamatnē ir piepildīti ar šķidru ārstniecisko līdzekli.
Lai pārbaudītu materiālu, pētnieki to saliek un saplaisā polimēra pārklājumu. Plaisa izplatās pa pārklājumu un sasniedz pamatā esošo mikrokanālu. Tas mudina dziedinošo līdzekli izsist cauri kanāliem un iekļūt plaisā, saka Sotto. Tur tas saskaras ar katalizatoru un apmēram 10 stundu laikā kļūst par polimēru un aizpilda plaisu. Sistēmai nav nepieciešams ārējs spiediens, lai iespiestu dziedinošo līdzekli plaisā. Tā vietā šķidrums pārvietojas pa šaurajiem kanāliem, tāpat kā ūdens pārvietojas pa salmiem.
Pētnieki spēj saplaisāt un atjaunot virsmu pat septiņas reizes, pirms katalizators nolietojas un pārstāj darboties. Pēc pētnieku domām, nākamās paaudzes pašizdziedinošajam materiālam vajadzētu būt iespējai sevi dziedināt daudz vairāk reižu. Sotto un viņas kolēģi to izstrādā tā, lai tajā būtu divdaļīga sistēma, kas plaisā ievada gan dziedinošo līdzekli, gan katalizatoru.
Pētnieki varētu arī palielināt materiāla atveseļošanās spēju, pievienojot mikrokanālu tīklu nelielam rezervuāram, saka Sotto. Ja materiālā beidzas dziedinošais līdzeklis vai katalizators, rezervuārs var iesūknēt vairāk.
Materiāla mikrokanālu dizains varētu būt risinājums pieaugošajai siltuma uzkrāšanās problēmai mikroelektronikas mikroshēmās. Parasti mikroelektroniskās ķēdes mikroshēmas atrodas uz pamatnēm, kas ir paredzētas siltuma novadīšanai no ķēdes. Šiem siltuma regulatoriem ir savas robežas. Tā vietā, saka Sotto, dzesēšanas šķidrumu varētu ievietot caur [mikrokanālu] tīklu, piemēram, nelielu mini siltummaini.
Sottos saka, ka pētnieki varētu izmantot to pašu dizainu ar citām sveķu un katalizatoru kombinācijām, kas var veidot dažādus polimērus. Tas paver durvis daudzām citām lietojumprogrammām. Lai gan praktiskie pašizdziedinošie materiāli var būt pēc gadiem, ir viegli iedomāties to pielietojumu protezēšanā un medicīniskajos implantos, kas izgatavoti no bioloģiski saderīgiem pašatjaunojošiem materiāliem. Materiālu izmaksas vismaz sākotnēji var ierobežot tos ar noteiktiem augstvērtīgiem, augstas veiktspējas lietojumiem, piemēram, izmantošanai gaisa un kosmosa kuģos. Īans Bonds , aviācijas un kosmosa inženierijas profesors Bristoles Universitātē, Apvienotajā Karalistē.
Nākotnē dažādas ķīmijas varētu novest pie lētākiem pašatveseļošanās materiāliem, uzskata Bielawski. Viņš saka, ka jūs varētu izmantot lētus epoksīdus… ko varat iegādāties Home Depot… kā dziedinošu līdzekli.