Специалисты IBM открыли новый класс прочных, самовосстанавливающихся полимеров

На днях корпорация IBM объявила об интересном открытии в сфере промышленных полимеров: создании нового класса полимеров, способных самовосстанавливаться, подлежащих вторичной переработке и устойчивых к механическим повреждениям.

Стоит отметить, что большая часть нынешних промышленных полимеров (в основном, это термореактивные полимеры), использующихся электронике, не подлежат вторичной переработке. Это, само собой, создает определенные сложности для утилизации «отработанного материала», да и удорожает производство.

Новые же полимеры, разработанные в IBM, лишены обычных недостатков, их можно перерабатывать, плюс обладают еще и рядом дополнительных преимуществ, вроде возможности самовосстановления. При этом первый полимер был открыт, можно скачать, случайно.

Исследования велись в рамках проекта по поиску материала нового типа, свойства которого можно было бы задавать заранее, задавая их заранее при просчетах.

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. Однажды Жаннет Гарсия 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 вещества, пришлось разбить колбу молотком, при этом повредить сам полимер не получилось, настолько он был прочный.

После этого новый полимер 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, 250 градусов Цельсия, пластик нового типа становится крайне прочным из-за образования ковалентных связей и вытеснения растворителя.

Это — именно такой полимер, который образовался в колбе Жаннет Гарсия (Jeannette M. Garcia). Выяснилось, что при смешении этого вещества с углеродными микроскопически малыми волокнами образуется композитный материал, способный в некоторой степени к самовосстановлению (при образовании небольших трещин), а прочность такого материала близка к прочности металла.

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 названия «Титан» и «Гидро». Кстати, эти пластики относятся к группе термореактивных полимеров, причем ранее такой тип полимеров нельзя было вторично использовать, о чем уже говорилось ранее. Но свойства нового материала таковы, что его можно перерабатывать без всяких проблем, используя снова и снова.

Использовать же 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.