MIT разработва удароустойчива полимерна технология с потенциални приложения за гуми

Изследователи от Масачузетския технологичен институт (MIT) разкриха революционна полимерна технология, предназначена драстично да увеличи устойчивостта на удар в материали като синтетичен каучук и пластмаси. Иновацията се съсредоточава върху вграждането на слаби молекулни връзки, наречени механофори, в полимерни мрежи. При стрес тези връзки избирателно се разрушават, поглъщайки и разсейвайки енергия, която иначе би причинила щети. Екипът демонстрира подхода в стирен-бутадиен-стирен (SBS) каучук – често използван в подметки за обувки, асфалт и покриви – и сега оценява приложението му в латекс и гуми за гуми. Технологията също се проучва за използване в пластмаси на основата на полистирен.

Проучването, публикувано на 3 юни, подчертава как механофорите създават локализирани “мобилни зони” по време на удари с висока скорост. В рамките на тези зони връзките се разрушават под сила, образувайки контролирани пътища, които абсорбират енергия, като същевременно оставят околния материал непокътнат. Този механизъм значително подобрява способността на материала да издържа на балистични удари, според Jeremiah Johnson, професор по химия на A. Thomas Guertin в MIT и старши автор на изследването. “Тези омрежващи агенти могат значително да увеличат количеството енергия, което материалът абсорбира при балистичен удар”, каза Джонсън. “Можете да си представите много приложения на това, особено ако това може да се обобщи за други полимери.”

Изследователите тестваха технологията с помощта на лазерно индуцирана система за тестване на въздействието на микроснаряди (LIPIT), която изстрелва микроскопични частици силициев диоксид върху полимерни филми със скорост от около 750 метра в секунда. Измерванията на промените в скоростта преди и след удара разкриха, че омреженият с механофор полистирол абсорбира значително повече енергия от конвенционалните или стандартните омрежени версии.

Освен издръжливостта, технологията може да има ползи за околната среда. Смята се, че износването на гумите допринася за най-малко 10% от микропластмасата в околната среда и Масачузетският технологичен институт предполага, че по-дълготрайните гуми, благодарение на тази иновация, могат да намалят замърсяването с микропластмаса. Подходът също се отличава със своята простота: той може да бъде включен в широко използвани търговски полимери с минимална химическа модификация.

Йоан Саймън, доцент в Училището по молекулярни науки към Държавния университет в Аризона (не участва в изследването), похвали работата, заявявайки: „Това, което е особено привлекателно в този подход, е способността да се придадат тези свойства на готови пластмаси, както стъклени, така и еластомерни, с минимална химия. Това проучване съчетава елегантен подход, като същевременно предоставя задълбочен механичен анализ на механизма на повреда.”

Изследването се основава на по-ранна работа, показваща, че стратегически поставените слаби връзки в полимерите могат да укрепят материалите чрез пренасочване и разсейване на енергия по време на стрес. Констатациите на екипа на MIT предполагат широки потенциални приложения, от по-издръжливи гуми до по-дълготрайни потребителски продукти. Изследването е публикувано в списанието *ACS Central Science*.