На днях корпорация IBM объявила об интересном открытии в сфере промышленных полимеров: создании нового класса полимеров, которые способны самовосстанавливаться, подлежат вторичной переработке и устойчивы к механическим повреждениям.
Стоит отметить, что большая часть нынешних промышленных полимеров (в основном, это термореактивные полимеры), использующихся в электронике, не подлежат вторичной переработке. Это, само собой, создает определенные сложности для утилизации «отработанного материала», к тому же удорожает производство.
Новые полимеры, разработанные в IBM, лишены обычных недостатков — их можно перерабатывать, плюс они обладают еще и рядом дополнительных преимуществ, вроде возможности самовосстановления. При этом новый класс полимеров был открыт, можно сказать, случайно.
Исследования велись в рамках проекта по поиску материала нового типа, свойства которого можно было бы задавать заранее.
При помощи вычислительных систем IBM ученые смогли смоделировать приблизительную структуру и химическое строение подобного класса веществ, после чего начался практический этап, целью которого было создание нового класса полимеров. Над задачей работало несколько ученых, включая Жаннет Гарсия (Jeannette M. Garcia). Однажды Жаннет ошиблась в процедуре смешения компонентов, и ошибка оказалась ключевой — вместо ожидаемого полимера в колбе образовался полимер с несколько иными свойствами. Для того, чтобы взять образец полученного вещества, пришлось разбить колбу молотком, при этом повредить сам полимер не получилось, настолько он был прочным.
Полимер, полученный Жаннет, был исследован с использованием сканирующего электронного микроскопа, и ученым удалось узнать структуру вещества. После обработки данных на ПК, специалисты выяснили, что пластик образовался в результате объединения параформальдегида и 4,4-оксидианилина посредством конденсации. При воздействии высокой температуры в 250 градусов Цельсия пластик нового типа становится крайне прочным из-за образования ковалентных связей и вытеснения растворителя.
Также выяснилось, что при смешении такого полимера с углеродными микроскопически малыми волокнами образуется композитный материал, весьма прочный (прочность 60-100 МПа при 20 градусах Цельсия), способный в некоторой степени к самовосстановлению (при образовании небольших трещин).
Второй пластик из той же группы полимеров был уже создан не случайно, его структуру просчитали на ПК и синтезировали. Пластик представляет собой эластичный гель при обычной температуре. При этом такой пластик, будучи разрезанным на куски, которые затем складывают вместе, очень быстро восстанавливается с сохранением прочности изначального материала.
По словам специалистов IBM второй тип пластика можно использовать в качестве очень прочного клея, а также для транспортировки некоторых видов веществ.
Оба вещества получили собственные названия: «Титан» и «Гидро». Кстати, эти пластики относятся к группе термореактивных полимеров. Пластики из этой группы полимеров нельзя было вторично использовать, о чем уже говорилось ранее. Свойства же материалов открытой группы полимеров вполне позволяют перерабатывать пластики этой группы без всяких проблем, используя их снова и снова.
Использовать открытие можно в таких сферах, как транспорт, аэрокосмическая промышленность, электроника. По словам специалистов, открытия подобного масштаба в этой сфере не делались уже лет 10.
Результаты исследований были опубликованы в статье журнала Science.
Автор:
