Het scheurtje in dit polymeer was na een nachtje rust weer verdwenen

Nieuwe polyurea polymeren zijn in staat om zichzelf zelfs bij grove beschadiging te herstellen. Dit stellen onderzoekers aan de universiteit van Illinois deze week in Nature Communications.

Het polymeer werkt zonder toevoeging van katalysatoren of andere deeltjes. En hoewel de reactie sneller verloopt bij hogere temperatuur, herstelt het polymeer zichzelf ook bij kamertemperatuur. ‘Het polymeer kan zichzelf ook meerdere keren herstellen,’ zegt Jianjun Cheng, hoogleraar materiaalkunde aan de universiteit. ‘De methode werkt heel goed voor het herstellen van interne scheuren. Zo kan je een scheur herstellen voordat deze problemen veroorzaakt.’

De Amerikanen sneden een zichtbaar diepe snee in hun zelfgemaakte polymeer en drukten hem vervolgens weer dicht. Na verloop van tijd was de snee genezen (zie video hieronder). En in tegenstelling tot andere vergelijkbare materialen, is het polymeer niet zo zwak dat hij bij uitrekking niet meer in zijn originele staat terugkeert.

De onderzoekers baseerden hun polymeer op dynamische chemische bindingen. Dit zijn bindingen die niet zeer sterk zijn en dus gemakkelijker uit elkaar vallen dan andere bindingen. Maar de twee moleculen die daarbij ontstaan kunnen ook weer vlot met elkaar reageren om zo de binding te herstellen.

De medewerkers van universiteit van Illinois kozen voor een gesubstitueerd ureum. Als je op een van de twee stikstoffen in zo’n binding een grote zijgroep introduceert, maak je de ureumverbinding wat zwakker en kan deze bij voldoende druk uiteenvallen in een amine en een isocyanaat. Maar als je de druk wegneemt, kan de binding herstellen.

Dynamische chemie is al eerder toegepast op polymeren, maar zulke materialen zijn meestal alleen geschikt voor heel gespecialiseerde toepassingen. Commerciële materialen waren vooral gericht op heel stevige materialen. De Amerikanen hebben nu dus juist erg flexibele polymeren ontwikkeld.

Bron: University of Illinois

Onderwerpen