Elastomerer udvikler stærkere bindingsbindinger

Elastomerer er de bløde, elastiske materialer, som geler og gummi, der findes i bildele og flydele inden for sportsudstyr, og bruges til at beskytte præcisionsmaskiner og bygninger mod vibrationer. Forskere vil nu gøre dem tyndere og hårdere, uden at miste elasticitet. Nagoya University materialingeniør Yukikazu Takeoka og kolleger gennemgik den seneste indsats for at forbedre elastomerer til tidsskriftet Videnskab og teknologi af avancerede materialer .

"Vores anmeldelse giver tip om den slags molekylær tænkning, der skal gå ind for at gøre elastomere hårdere, "siger Takeoka.

Elastomerer er lavet af mange, lange molekylære kæder af gentagne underenheder. De kan undergå store deformationer, når de strækkes, vender tilbage til deres oprindelige form, når spændingen frigives. De kan gøre dette, fordi deres molekylære kæder har mobilitet nok til at strække og knuse.

Elasticitet og generel sejhed afhænger af interaktionerne mellem molekylkæderne inde i materialet. Forskere har arbejdet med at kontrollere, hvordan kæder forbinder og interagerer for at ændre elastomeres mekaniske egenskaber.

Takeoka og hans team fra Nagoya Universitys afdeling for molekylær og makromolekylær kemi forklarer, at elastomerer kan gøres hårdere ved at indføre stærke brint- eller ioniske bindinger, der reversibelt kan knytte elastomerkæder sammen. Disse reversible bindinger fastgøres og løsnes fra elastomerkæderne, når materialet deformeres. Forskere har brugt hydrogenbindinger til at fremstille stærke hydrogeler, der kan deformere op til 600% og vende tilbage til deres oprindelige tilstand inden for tre minutter ved 37 ° C eller et par sekunder ved 50 ° C.

Elastomerkæder kan også forbindes gennem ringlignende 'cykliske' molekyler, giver sammenkædede kæder en stor grad af fleksibilitet og forbedret sejhed. Et team af forskere fremstillede en meget fleksibel elastomer ved at blande opløsninger af polyethylenglycol og cyklisk alfa-cyclodextrin i vand.

Takeoka og hans kolleger foreslår, at yderligere kombination af elastomerer forbundet med reversible bindinger og bevægelige cykliske molekyler kan føre til endnu hårdere elastomerer med bedre forlængelse. "Vores anmeldelse understreger vigtigheden af ​​at undersøge molekylær adfærd i detaljer, mens du designer polymere materialer, "siger Takeoka.