Polymer, der heler som hud meget tæt på produktion i industriel skala

Omkostningerne ved fremstilling af plast, maling, belægninger til mobiltelefonskærme og andre materialer, der heler sig selv som hud, kunne reduceres dramatisk takket være et gennembrud, som et team fra Clemson University beskriver i den seneste udgave af tidsskriftet Videnskab .

Marek Urban og hans team skrev om, hvordan de var i stand til at give selvhelbredende egenskaber til polymerer, der bruges i relativt billige varer, såsom maling, plast og belægninger. Næste skridt er at gå fra at lave små mængder i et laboratorium til at producere store mængder.

"Det er ikke tilgængeligt i industriel skala, men det er meget tæt på sagde Urban, som er J.E. Sirrine Foundation-formand og professor i Institut for Materialevidenskab og Engineering på Clemson.

Forskere har lavet små partier af selvhelbredende polymerer i de sidste to årtier, men at producere dem i kommerciel skala har hidtil stort set været uoverkommelige.

Urban sagde, at han og hans team udnyttede interaktioner mellem co-polymerer, som han sammenlignede med spaghettistrenge med små børster på siden.

Jo længere spaghetti-trådene bliver, jo mere de bliver viklet ind, han sagde. Sidegrupperne griber ind som to sammenflettede hænder, gør det sværere at skille dem ad, sagde Urban.

"På samme tid, de kan lide hinanden, " sagde han. "Så, når du trækker dem ud, de kommer sammen igen. Det bliver selvhelbredende på det tidspunkt.

"Så simpelt det end lyder, disse undersøgelser afslørede også, at allestedsnærværende og typisk svage van der Waals-interaktioner i plastik, når man er orienteret, vil resultere i selvhelbredelse. Denne opdagelse vil påvirke udviklingen af ​​bæredygtige materialer ved hjælp af svag binding, som tilsammen bliver meget stærk, når den orienteres."

Det væsentlige ved hans seneste gennembrud er, at hvis en virksomhed ville bringe teknologien på markedet, det ville ikke længere skulle bygge en ny fabrik til at producere selvhelbredende polymerer, sagde Urban.

Urban anslog, at en forøgelse af skalaen til at fremstille polymerer eller maling med hundredvis af gallons kunne gøres på seks til 12 måneder.

"For enhver, der ønsker at lave disse typer af selvhelbredende materialer, de ville i det væsentlige skulle designe en syntetisk proces og skalere den op, " sagde Urban. "Nøglen er, at opskaleringsprocessen skal kontrolleres præcist. Der er stor forskel på at lave noget i laboratoriet og at skalere det op. Vi ved, at teknologien er tilgængelig for dem."

Artiklen har titlen "'Key-and-lock' commodity self-healing copolymers' og markerer anden gang siden 2009, at Urban har detaljeret sit arbejde med selvhelbredende polymerer i Videnskab . Medforfattere til den nyere artikel er Dmitriy Davydovich, Ying Yang, Tugba Demir, Yunzhi Zhang og Leah Casabianca, hele Clemson University.

Rajendra Bordia, formand for Institut for Materialevidenskab og Teknik ved Clemson, lykønskede Urban og hans forskerhold.

" Videnskab er en meget selektiv, højtydende journal, " sagde Bordia. "Dr. Urbans seneste artikel styrker yderligere hans plads blandt verdens førende forskere inden for polymerer og især om selvhelbredende polymerer. Hans succes er velfortjent."

Anand Gramopadhye, dekan for Ingeniørhøjskolen, Computing og anvendt videnskab, sagde Urbans succes understreger niveauet af stipendium, han bringer til kollegiet.

"Dr. Urban er konsekvent publiceret i verdens førende akademiske tidsskrifter og bliver ofte hædret med priser af sine jævnaldrende, " sagde Gramopadhye. "Jeg lykønsker ham med hans seneste artikel i Videnskab ."

Urban sagde, at han havde idéen til forskningen, før han ankom til Clemson, men han havde ikke holdet på plads til at finde, hvad der forårsager selvhelbredende adfærd.

"Det er meget nemt at designe noget ved i det væsentlige at blande tingene sammen og sige, 'Åh se, dette heler sig selv, men vi ved ikke hvorfor '" sagde han. "Forskellen med vores team er, at vi ved præcis, hvordan man designer disse systemer. Vi forstår begrænsningerne, vi har analytiske værktøjer til at måle, og vi forstår, hvad der skal til, for at denne teknologi kan gå til det næste niveau.

"Dermed, spørgsmålet er:har du de rigtige folk til at gøre dette? Vi er meget heldige - Clemson er det bedste sted at gøre dette."