Forskere opdager ny type selvhelbredende materiale

En forskergruppe fra RIKEN og Kyushu University har udviklet en ny type materiale, baseret på ethylen, som udviser en række nyttige egenskaber såsom selvhelbredende og formhukommelse. Bemærkelsesværdigt, nogle af materialerne kan spontant selvhelbredende selv i vand eller sure og alkaliske opløsninger. Det nye materiale er baseret på ethylen, en forbindelse, der er kilden til meget af den plast, der bruges i dag.

Materialer, der kan helbrede sig selv, er blevet et populært forskningsområde i løbet af det sidste årti, og en række forskellige materialer er blevet udviklet. Imidlertid, de fleste af de selvhelbredende materialer, der er rapporteret til dato, har været afhængige af sofistikerede designs, der inkorporerer kemiske mekanismer i polymernetværk, såsom irreversibel eller reversibel dannelse af kovalente bindinger, hydrogenbinding, metal-ligand interaktioner, eller ioniske interaktioner. Som resultat, de kræver en vis ekstern stimulus, såsom varme eller tryk, for at tilskynde dem til at helbrede, og i de fleste tilfælde, de fungerer ikke i vand, sure eller basiske opløsninger, fordi de kemiske netværk ikke kan overleve sådanne forhold. Det ideelle er at skabe et materiale, der besidder tilstrækkelig sejhed og kan selvstændigt selvhelende under forskellige forhold.

For den nuværende forskning, offentliggjort i Journal of the American Chemical Society , forskerne brugte en katalysator baseret på scandium, et sjældent metal, at skabe polymerer sammensat af alternerende sekvenser af ethylen og anisylpropylener og kortere ethylen-ethylensegmenter ved copolymerisation af ethylen og anisylpropylener. Denne nye klasse af veldefinerede, funktionaliserede polyolefiner spændte fra bløde viskoelastiske materialer - materialer, der både kan være elastiske, men også udvise væskelignende egenskaber - til seje elastomerer, som kan strækkes, men vende tilbage til deres oprindelige former, og stiv plast. Elastomercopolymererne var meget elastiske, og hård, og viste også bemærkelsesværdig selvhelbredende egenskab, da de selvstændigt helbredte, når de udsættes for mekanisk skade, ikke kun i et tørt miljø, men også i vand og vandige syrer og alkaliske opløsninger, uden behov for ekstern energi eller stimulus.

Ifølge Zhaomin Hou fra RIKEN Center for Sustainable Resource Science og RIKEN Cluster for Pioneering Research, der ledede forskerholdet, "Vi havde lært af vores tidligere arbejde, at en scandiumkatalysator ville være en nyttig måde at skabe copolymererne af ethylen og anisylpropylener på, men vi var forbløffede over de særlige egenskaber, som denne klasse af materialer udviste. Vi ser frem til at arbejde for at finde applikationer til disse forskellige film, som let kan laves af ethylen og andre olefiner. "