Van siliconenrubber en een organometaalcomplex kun je een elastomeer maken dat zich gedraagt als spierweefsel: uiterst rekbaar, vrijwel onverslijtbaar en geheel zelfherstellend, zelfs bij twintig graden onder nul. Kwestie van een mix van zwakke en sterke bindingen, schrijft Stanford-onderzoeker Zhenan Bao in Nature Chemistry.

Het door Bao en collega's gepresenteerde complex bestaat uit een ijzer(III)-ion tussen twee 2,6-pyridinedixarboxamideliganden. Die liganden zitten tevens ingebouwd in polydimethylsiloxaanketens (PDMS). Elke keer wanneer een ijzerion twee van die liganden complexeert krijg je dus eigenlijk een dwarsverbinding (crosslink) tussen twee van die ketens.

De clou is dat de liganden in een boogje rond zo’n metaalion zitten, Daarbij binden ze het op drie verschillende punten, namelijk via de N in de pyridine-ring, via een N in een van de carboxamidegroepen en via de O van de ándere carboxamidegroep. Die laatste binding is vrij zwak, de eerste is juist heel sterk en de derde zit er qua sterkte ergens tussenin.

Rek je het materiaal op, dan worden die bindingen dus één voor één verbroken, waarbij de liganden worden rechtgetrokken. Gevolg is dat energie wordt geabsorbeerd en omgezet in warmte.

Zo lang de twee sterkste bindingen intact blijven, kunenn de andere vier zichzelf meteen herstellen zodra de trekbelasting wegvalt. Zo krijg je dus de begintoestand exact terug.

Begeeft ook een van die laatste bindingen het, dan wordt het iets lastiger. Maar het ijzerion blijft in elk geval aan het andere ligand hangen en zodra het toevallig een ander ligand (zonder ijzer) tegenkomt, kan het onder gunstige omstandigheden dáár mee crosslinken.

Aan dat laatste zijn tevens de ‘zelfherstellende’ eigenschappen te danken. Duw je twee stukken van het materiaal tegen elkaar aan, dan vormen zich eveneens onderlinge crosslinks. Na 48 uur zitten beide delen muurvast op elkaar.

bron: Nature Chemistry