Создан заменитель эпоксидной смолы, пригодный для вторичной переработки

Фото из открытых источников

Учеными из американской Лаборатории Беркли разработана новая разновидность полимерного композита, по прочности не уступающего традиционным материалам на базе эпоксидных смол, но легко поддающегося переработке. Суть новации - в применении способа физического переплетения полимерных цепей взамен прочных химических связей. Данный подход даёт возможность создания материалов, надежно скрепляющих детали, которые при необходимости можно легко разделять на исходные элементы при помощи растворителя.

Статья, опубликованная в журнале Advanced Materials, детально описывает алгоритм работы нового материала. Авторы новации применили полистирол, цепочки которого были прикреплены к наночастицам кремнезема. Новая структура с пустотами разной формы стимулировала полимерные нити к сложным переплетениям, которые ограничивают их подвижность и создают прочные физические связи. Аналогично сложному белку, способному сворачиваться и разворачиваться, инновационный полимер изменяет свою структуру под действием внешних сил, сохраняя прочность и эластичность.

Разработчики поясняют: степень переплетения полимерных цепей оказывает влияние на свойства материала. Через регуляцию длины цепей и их количества на наночастицах можно настраивать характеристики композита под нужные задачи. Эксперименты показывают, что при механическом влиянии часть цепей принимает на себя нагрузку и обретает жесткость, а другая часть распутывается и снижает напряжение. Добавив небольшой объём свободного полистирола, эксперты ещё увеличили прочность материала.

Новую технологию можно будет применять в авиастроении или производстве ветрогенераторов, в ряде других кластеров. Привычные композиты на базе эпоксидной смолы очень сложно перерабатывать, поскольку они не плавятся и не растворяются. Тогда как новый материал делает возможным отделение армирующего волокна от полимерной матрицы при помощи растворителя, а значит, его можно будет использовать экологичные и перерабатываемые изделия, от упаковки до медицинских имплантов.

Несмотря на явные преимущества, технология всё ещё остаётся в стадии лабораторных исследований. Эксперименты осуществлялись на тонких пленках, но пока неясно, каково будет поведение материала в объемных конструкциях. Остаются открытыми и вопросы долгосрочной стабильности физических связей и селективности растворения, а значит, нужны дополнительные испытания в среде, приближенной к реальной.