Ученые открывают новый тип самовосстанавливающегося материала
Исследовательская группа из RIKEN и Университета Кюсю разработала новый тип материала на основе этилена, который обладает рядом полезных свойств, таких как самовосстановление и память формы. Примечательно, что некоторые материалы могут самопроизвольно заживать даже в воде или в кислых и щелочных растворах. Новый материал основан на этилене, соединении, которое является источником большей части пластика, используемого сегодня.
Материалы, способные к самовосстановлению, стали популярной областью исследований в последнее десятилетие, и было разработано множество материалов. Однако большинство самовосстанавливающихся материалов, о которых сообщалось на сегодняшний день, полагались на сложные конструкции, которые включают химические механизмы в полимерные сети, такие как необратимое или обратимое образование ковалентных связей, водородные связи, взаимодействия металл-лиганд или ионные взаимодействия. В результате им требуется какой-то внешний стимул, такой как тепло или давление, чтобы побудить их зажить, и в большинстве случаев они не функционируют в воде, кислоте или щелочных растворах, потому что химические сети не могут выжить в таких условиях. Идеальным является создание материала, который обладает достаточной прочностью и может самостоятельно лечиться в различных условиях.
Для настоящего исследования, опубликованного в Журнале Американского химического общества, исследователи использовали катализатор на основе скандия, редкого металла, для создания полимеров, состоящих из чередующихся последовательностей этилена и анизилпропилена и более коротких этилен-этиленовых сегментов путем сополимеризации этилена и анизилпропилены. Этот новый класс четко определенных, функционализированных полиолефинов варьировался от мягких вязкоупругих материалов - материалов, которые могут быть как эластичными, так и проявляющими свойства жидкости, - до жестких эластомеров, которые можно растягивать, но возвращать к своим первоначальным формам, и жестких пластмасс. Эластомерные сополимеры были очень эластичными и прочными, а также демонстрировали замечательные свойства самовосстановления, поскольку они автономно самовосстанавливались при механическом повреждении не только в сухой среде, но также в воде и водных растворах кислоты и щелочи, без необходимости для любой внешней энергии или стимула.
По словам Жаомина Хоу из Центра исследований в области устойчивых ресурсов RIKEN и Кластера новаторских исследований RIKEN, который возглавлял исследовательскую группу: «Из нашей предыдущей работы мы узнали, что скандий на основе скандия будет полезным способом создания сополимеров этилена и anisylpropylenes, но мы были поражены особыми свойствами, которые проявлял этот класс материалов. Мы с нетерпением ждем возможности найти применение для этих различных пленок, которые можно легко получить из этилена и других олефинов».
Исследование было проведено учеными из Центра устойчивых ресурсных исследований RIKEN, кластера новаторских исследований RIKEN и Университета Кюсю.