Nezničitelné plasty

Pokud tě někdy napadlo, že by bylo skvělé vynalézt nezničitelné plasty, věř, že na tvém nápadu už se pracuje. Vědci z Univerzity v Illinois se už v roce 2001 inspirovali naším vlastním cévním systémem a způsobem, jak se tělo vyrovnává například s odřeným kolenem. Vyvinuli syntetické látky, které mají vlastnosti podobné živým tvorům. Dokážou zacelit mechanická poškození, a dokonce mohou samy růst. Takto vyvinuté syntetické materiály jsou uvnitř propojeny cévní strukturou, díky které umí vést hojivé chemické látky do všech svých částí. Ty se pak postupně přeměňují v zacelující gel. Jakmile se díry a štěrbiny zaplní, gel ztvrdne do tuhého polymeru a stane se součástí původní plastové hmoty. Takto opravené poškození pak dosahuje i 60% pevnosti oproti původnímu stavu. Jak sami vědci ale poukazují, tímto způsobem je možné zacelit jen menší perforace, například průstřel kulkou.

Obr. 1: Schéma sítě kapilár přenášejících regenerační gel na místo poškození

Obr. 2: Přívod regeneračních chemikálií skrze kapiláry (modrý a červený kanálek) do poškozeného místa a tvorba zacelujícího gelu

Obr. 3: Časosběr samoopravy u poškozeného plastu (zleva doprava)

Samoopravovacích platů je ve skutečnosti mnohem více. Do jedné skupiny patří ty, které ke svému “hojení” používají ultrafialové záření.

Právě plastům, které se hojí pouhým slunečním zářením, se rozhodli věnovat i vědci z University of New South Wales Sydney. Vyvinuli tak plast tisknutelný na 3D tiskárně, který k opravě potřebuje jen hodinu pod obyčejnou LED žárovkou. Samotná oprava pak dokonce činí nově zacelené místo mnohem pevnější než před tím.

Celý kouzelnický trik spočívá v obohacení tekuté 3D tisknutelné pryskyřice o speciální prášek. Tímto aditivem je trithiokarbonát, běžně odznačovaný zkratkou RAFT (reverzibilní aditivní fragmentační řetězový přenašeč). Díky němu je plast schopen přeskupit vlastní nanoskopickou síť, která samotný materiál tvoří, a zacelit vzniklá poškození či spojit dva díly zpět dohromady. Velkou výhodou nového objevu je především rychlost opravy a možnost provádět celý proces v běžných laboratorních podmínkách. Doposud známé postupy vedoucí k samoopravě vyžadovaly minimálně 24 hodin a opakování regeneračního cyklu či přítomnost velmi vysokých teplot dosahovaných ve speciálních pecích.

Obr. 4: Housle vytisknuté pomocí 3D tiskárny před a po procesu samoopravy

Hlavní motivací výzkumu je především snaha snížit produkci plastového odpadu. Samoopravovací plasty šetří životní prostředí nejen díky své delší životnosti. Důležitou roli hraje i absence nutnosti recyklace, která je rovněž energeticky i technologicky náročná.

Pokud tě téma zázračných plastů zaujalo, přečti si i náš článek Plasty, které se sami opraví, kde se dozvíš další zajímavosti.

Zdroje:

1. MORGAN, James. Self-healing plastic mimics blood clotting. BBC [online]. UK, 2014 [cit. 2022-08-15]. Dostupné z: https://www.bbc.com/news/science-environment-27296365
2. MARTIN, Neil. Self-healing 3D printed plastic can repair itself using only light. Phys.org [online]. UK, 2003, 2021 [cit. 2022-08-15]. Dostupné z: https://phys.org/news/2021-12-self-healing-3d-plastic.html. UNSW.
3. KAŠPAROVÁ, Lenka. Vědci vyvinuli plasty, které se samy obnovují [online]. [cit. 2015-10-21]. Dostupné z: http://21stoleti.cz/2014/05/09/vedci-vyvinuli-plasty-ktere-se-sami-obnovuji/
4. KUČERA, Josef. Vědci vyvinuli plasty, které se opraví účinkem světla [online]. [cit. 2015-10-21]. Dostupné z: http://technet.idnes.cz/vedci-vyvinuli-plasty-ktere-se-opravi-ucinkem-svetla-pdm-/veda.aspx?c=A110623_171450_veda_mbo
5. Envato elements. Broken white plastic tableware, transparent bottle on green background. Dostupné z: https://elements.envato.com/broken-white-plastic-tableware-transparent-bottle--9H2SFD4.
6. SINN-HANION, Janet, Scott WHITE a Ben BLAISZIK. Vascular systems use networks of refillable channels to deliver the healing agent and polymerisers to the breakage point.: Self-healing plastic mimics blood clotting. In: BBC [online]. UK, 2014 [cit. 2022-08-15]. Dostupné z: https://www.bbc.com/news/science-environment-27296365
7. KRULL, B. Healing chemicals arrive via capillaries (the red and blue vertical lines) and form a gel that seals the gap: Self-healing plastic mimics blood clotting. In: BBC [online]. UK, 2014 [cit. 2022-08-15]. Dostupné z: https://www.bbc.com/news/science-environment-27296365
8. KRULL, B. A timelapse of a broken area self-healing (left to right): Self-healing plastic mimics blood clotting. In: BBC [online]. UK, 2014 [cit. 2022-08-15]. Dostupné z: https://www.bbc.com/news/science-environment-27296365
9. Photo-Induced Method Helps Plastic to Self-repair. Photonics Media [online]. USA [cit. 2022-08-15]. Dostupné z: https://www.photonics.com/Articles/Photo-Induced_Method_Helps_Plastic_to_Self-repair/a67626