Nov razvoj „nemogočega“ polimera, ki lahko poveča togost in prožnost

UVA Engineers
Raziskovalna skupina, ki jo financira NSF, rešuje stoletja dolgo dilemo v svetu polimerov

Znanstveniki so razvili nekaj, kar je dolgo veljalo za nemogoče: polimer, ki je hkrati tog in raztegljiv, pri čemer ena lastnost ne ogroža druge. Dosedanje znanje o materialih je pokazalo, da je polimer tem bolj tog, čim manj je prožen – vendar ne več.

Ugotovitve so objavljene v reviji Science Advances [1], podprla pa jih je Nacionalna znanstvena fundacija ZDA. Raziskovalna skupina Univerze v Virginiji, ki stoji za temi ugotovitvami, dokazuje, da pri polimerih ni nujno, da sta si togost in „raztegljivost“ nasprotni.
Liheng Cai, docent za raziskave materialov in glavni raziskovalec, ki je prejel nagrado NSF Faculty Early Career Development, pravi: „Ukvarjamo se s temeljnim izzivom, za katerega se je od izuma vulkanizirane gume leta 1839 zdelo, da ga je nemogoče rešiti.“ Raziskavo je vodil doktorski študent Baiqiang Huang.

Huang pravi: „Ta omejitev zavira razvoj materialov, ki morajo biti hkrati raztegljivi in togi, ter inženirje sili v izbiro ene lastnosti na račun druge.“

Dodaja: „Predstavljajte si na primer srčni vsadek, ki se z vsakim srčnim utripom upogne in razgiba, a še vedno zdrži več let.“

Cai in ekipa so odkrili, da imata togost in prožnost polimerov isto molekularno osnovo. Skupno jima je, da obe temeljita na navzkrižno povezanih polimernih nitkah. Čim več je dodanih prečnih vezi, tem bolj tog je material. Vendar pa postaja tudi bolj krhek in manj elastičen ali „raztegljiv“, kolikor več križnih vezi je dodanih v procesu. To velja le, če so dodane linearno.

Namesto linearnih križnih vezi so Cai in sodelavci poskusili z „bottlebrush“ strukturo. To nelinearno omrežje materiala je sestavljeno iz „jedra“ križnih vezi, ki se razvejijo v polimerne „stranske verige“. Na molekularni ravni omogočajo, da ima material med gibanjem zložljivo ali harmoniki podobno strukturo, kar polimeru daje lastnosti čvrstosti in prožnosti hkrati in neodvisno druga od druge.

Andrew Lovinger, programski direktor v oddelku NSF za raziskave materialov, pravi: „Ta zelo pametna polimerna arhitektura profesorja Caia odpira vrata za materiale s kombinacijami lastnosti brez primere in ponazarja zelo bogate možnosti oblikovanja, ki jih ponujajo polimeri.“

Materiali s takšno sposobnostjo obetajo inovacije v medicini, zdravstvu in robotiki, kot so vsadki, protetika, elektromehanske naprave in drugo.

Viri:
1: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adq3080

Povzeto po:
https://engineering.virginia.edu/news-events/news/major-materials-breakthrough-uva-team-solves-nearly-200-year-old-challenge-polymers
https://engineering.virginia.edu/

https://engineering.virginia.edu

Sorodni članki

Zadnji članki

Svet mehatronike 51

Pozdravljene drage bralke, pozdravljeni dragi bralci. Upam, da ste lepo preživeli poletni čas, da vas niso tresla huda neurja in drug neprilike, ki nas lahko doletijo med poletjem. Upam, da se vam je dogajalo kaj lepega in tudi zanimivega.

Eplan Platform 2026 – prihodnost je tukaj!

Nova Eplan Platforma 2026 je ustvarjena z mislijo na vas. Še bolj poudarja koristi za uporabnike, poenostavlja naš portfelj in vam omogoča, da svoje procese oblikujete bolj učinkovito, pregledno in dosledno kot kadarkoli prej.

Maksimalna razpoložljivost avtomatizacijskih sistemov z napajalniki Weidmüller PROeco II

Zanesljivost napajanja je eden ključnih dejavnikov za stabilno in učinkovito delovanje sodobnih industrijskih procesov.

Želite biti na tekočem z najnovejšimi novicami?

Radi bi vas slišali! Prosimo, izpolnite svoje podatke in ostali bomo v stiku. Tako preprosto je!

Politika zasebnosti

Spoštujemo vašo zasebnost in se zavezujemo, da bomo osebne podatke, pridobljene prek spletnega informacijskega sistema, skrbno varovali in jih brez vaše privolitve ne bomo posredoval tretji osebi oziroma jih uporabili v druge namene. Ker obstajajo v spletnem informacijskem sistemu določene povezave na druge, zunanje spletne strani, ki niso vezane na nas, ne prevzemamo nobene odgovornosti za zaščito podatkov na teh spletnih straneh.

Hkrati se zavezujemo, da bomo po svojih najboljših možnih močeh varovali podatke in zasebnost obiskovalcev spletne strani .

Da bi preprečili nepooblaščen dostop do pridobljenih podatkov ali njihovo razkritje, ohranili natančnost osebnih podatkov in zagotovili njihovo ustrezno uporabo, uporabljamo ustrezne tehnične in organizacijske postopke za zavarovanje podatkov, ki jih zbiramo.

Več: https://svet-me.si/politika-zasebnosti/