Nuo mechaninio poveikėjo tvirtėjančios medžiagos - pirmieji teigiami ekperimentų rezultatai

Mokslininkams sugebėjus sukelti cheminę reakciją panaudojus mechaninę jėgą, idėja sukurti savaime tvirtėjančius plastikus ir dirbtinius kaulus atrodo realesnė nei anksčiau. Paprastai tokioms reakcijoms sukelti naudojama šviesa, šiluma, elektra ir cheminiai katalizatoriai. Mechaninė energija anksčiau buvo taikoma retai – ir dažniausiai tik ilgų polimerų grandinių nutraukimui.

Ilinojaus universiteto (JAV) mokslininkai, vadovaujami Jeffrey Moore‘o, išsiaiškino, kad ultragarsu paveikus tirpalą, kuriame yra specialiai paruoštos molekulės, galima sukelti reakciją, kurios metu po vieną nutraukiamos atominės jungtys.

Mokslininkai dvi polimero grandines prijungė prie molekulės, vadinamos benzociklobutenu (BCB) ir šias grandines veikė ultragarsu. Dėl to susidarė tempimo jėgos, veikusios polimerų grandines, o esant tinkamai ultragarso bangų energijai grandinės buvo tempiamos tol, kol viena iš jų jungčių sutrūko, dėl ko vyko molekulės persiformavimas.

BCB molekulės gali būti dviejų labai nežymiai besiskiriančių formų, vadinamų izomerais. Molekulei skylant iš skirtingų izomerų parastai susidaro skirtingi dariniai. Bet taikydami ultragarsą mokslininkai sugebėjo iš abiejų rūšių izomerų sukurti tokią pačią struktūrą – to anksčiau nepavykdavo padaryti.

„Anksčiau nebuvo įmanoma paimti ir labai specifiškai ištempti molekulės. Tai – labai fundamentalus atradimas. Tai yra chemijos aukštumos“, - sakė Pensilvanijos universiteto (JAV) mokslininkas Virgilas Percecas.

Trūkstant BTB jungtims jos tampa nestabiliomis ir pradeda jungtis su kitomis taip pat nutrūkusiomis jungtimis. Mokslininkai mano, kad pasinaudojant šiuo atradimu galima būtų kurti savaime besigydančias medžiagas.

Tokiu būdu persiformuojančios polimerų grandinės galėtų užtaisyti įtrūkimus ir lūžius, be to, gali būti, kad buvusio lūžio vietoje medžiaga būtų tvirtesnė nei prieš lūžį. Mokslininkai mano, kad galbūt netgi būtų įmanoma sukurti polimerinį junginį, kuris galėtų atlikti kaulinio audinio vaidmenį.

„Mechaninės kaulo savybės su laiku kinta ir priklaus nuo to, ką kaului teko patirti. Jie storėja ir kietėja. Su dabartinėmis polimerinėmis medžiagomis nepavyktų to padaryti“, - sakė J.Moore‘as.

J.Moore‘as taip pat įsitikinęs, kad galima atrasti būdą padaryti, kad tokios reakcijos būtų grįžtamos, kad medžiaga, priklausomai nuo jas veikiančio krūvio, atitinkamai sukietėtų ar atsipalaiduotų.

Praeis dar nemažai metų kol bus sukurtos praktiškai pritaikomos tokios medžiagos. O kol kas J.Moore‘as su kolegomis kuria medžiagą, kuri, priklausomai nuo ją veikiančio krūvio, keičia spalvą. Tokia medžiaga galėtų būti naudojama kaip objekto senėjimo įspėjamasis ženklas.

„Vienas paprastas pavyzdys būtų parašiuto virvelės, kurios pradėtų raudonuoti jei pradėtų trūkinėti gijos“, - sakė mokslininkas.

Tokie tyrimai atliekami ir kitose sferose, netgi su laibai konkrečiu praktiniu pritaikymu. Apie vieną iš jų mes jau rašėme - panašiu principu turėtų "remontuotis" ateities namai po žemės drebėjimų. Tik šiuo atveju naudojami nanopolimerai, nuo įtempimo pereinantys į skystą būseną. Tačiau pati mintis yra gana panaši.

Šaltinis: Mechaninė jėga gali sukelti cheminę reakciją

   

Facebook komentarai