Jste zde

"Hybridní" kaučuk nabízí naději na regenerující pneumatiky

23/08/2017 - 15:00

Tým z harvardské školy inženýrství a aplikovaných věd vyvinul nový typ gumy, který se dokáže sám „léčit“. Ve světle tohoto objevu je pak snadné představit si pneumatiku, která by se mohla sama opravit poté, kdy byla při jízdě poničena.

Samoregenereční materiály nejsou nic nového pod sluncem. Vědci již dokázali vyvinout samoléčebné hydrogely, jejichž hojivý proces spoléhá vodu, která obsahuje reverzibilní molekulární vazby, které mohou podpořit uzdravení. V oblasti suchých materiálů -  což je i guma – se však implementace samohojivého procesu ukázala být mnohem složitější.

Pryž se totiž skládá z polymerů, které jsou často spojeny trvalými, kovalentními vazbami. I když jsou tyto vazby neuvěřitelně silné (proto je guma tak elastická), dojde-li k jejich přetržení, už nikdy se vazby nepodaří znovu obnovit. Výzvou pro vědce tedy bylo udělat z vazeb spojující polymery reverzibilní vazby, jinak řečeno, aby se vazby mezi molekulami mohly rozbít a následně reformovat.

„Dřívější výzkum používal reverzibilní vodíkové vazby pro připojení polymerů k vytvoření pryže, ale reverzibilní vazby jsou podstatně slabší než kovalentní vazby," uvedl Li-Heng Cai, jeden z odborníků v týmu. Cai tedy společně s Jinrong Wuem, hostujícím profesorem ze Sichuanské univerzity v Číně, a vedoucím týmu Davidem Weitzem, profesorem fyziky a aplikované fyziky, vyvinuli hybridní gumu s kovalentními i reverzibilními vazbami.

Koncept kombinace kovalentních a reverzibilních vazeb k vytvoření tvrdé, samoléčebné pryže byl teoreticky navržen Caiem, ale nikdy nebyl experimentálně ukázán, protože kovalentní a reverzibilní vazby nejsou smísitelné podobně jako např. voda a olej. Vědci proto museli vyvinout tzv. molekulární lano, které spojuje tyto dva typy vazeb dohromady. Toto lano, nazvané náhodně rozvětvené polymery, dovoluje homogenní smíchání dvou dříve nezměnitelných vazeb v molekulárním měřítku. Tímto způsobem dokázali vytvořit průhlednou, tuhou, samoléčebnou gumu.

Typická kaučuk má tendenci k prasknutí, když je příliš namáhán. Když je ale namáhán hybridní kaučuk vytváří se v celém materiálu tzv. crazy, což je útvar podobný trhlinám, ale spojeným vláknitými prameny. Tyto trhliny přerozdělují působení stresu na jedno místo, takže neexistuje žádný lokalizovaný bod stresu, který by mohl způsobit nevratné poškození gumy – trhlinu. Po odeznění stresu se pryž vrací do původní podoby a postupně se zacelí.

Harvardova kancelář technologického rozvoje již podala patentovou přihlášku a aktivně hledá možnosti komercializace této technologie. Regenerační schopnost pryže je určitě velmi atraktivní pro širokou škálu výrobků.

Štítky: