Ultra Hızlı Onarım için Poliüretan Malzemelerde Yeni Gelişmeler

Kendi kendini iyileştirme yeteneğine sahip polimer malzemelerin geliştirilmesi, böylece hasar görmüş malzemelerin etkili bir şekilde kendi kendini iyileştirebilmesi ve yenilenebilmesi, "beyaz kirliliği" hafifletmenin yollarından biridir. Bununla birlikte, camsı polimerlerin oda sıcaklığında kendi kendine onarımını gerçekleştirmek, moleküler istiflemenin yüksek yoğunluğu ve moleküler zincir hareketinin donmuş ağı nedeniyle zordur. Son yıllarda camsı, kendi kendini onaran polimer malzemelerde atılımlar yapılmış olmasına rağmen, mekanik özelliklerinin düşük olması, karmaşık tamir yöntemleri ve tamir süresinin uzun olması pratik olarak uygulanmasını zorlaştırmaktadır. Bu nedenle, camsı halde hızlı bir şekilde onarılabilen yüksek performanslı polimer malzemelerin geliştirilmesi şüphesiz büyük bir zorluktur.

Son zamanlarda, Prof. Jinrong Wu'nun Kolej'deki ekibi, oda sıcaklığında hızla onarılabilen, camsı, aşırı dallanmış bir poliüretan (UGPU) bildirdi. Bu çalışmada araştırmacılar, eşleşmiş monomer yöntemiyle reaksiyona girerek asiklik heteroatomik zincirlere ve aşırı dallanmış yapılara sahip poliüretan malzemeler elde ettiler. Bu benzersiz moleküler yapı, üre bağları, üretan bağları ve dallanmış terminal hidroksil gruplarına dayanan yüksek yoğunluklu bir hidrojen bağlama ağı oluşturmak için aşırı dallanmış polimerlerin yüksek moleküler hareketliliğini poliüretanların çoklu hidrojen bağlarıyla birleştirir. UGPU'nun gerilme mukavemeti 70 MPa, 2,5 GPa depolama modülü ve oda sıcaklığından (53 °C) çok daha yüksek bir cam geçiş sıcaklığı, UGPU'yu sert şeffaf camsı bir plastik haline getirir.

UGPU mükemmel bir kendi kendini iyileştirme yeteneğine sahiptir ve baskı altında cam gibi kendi kendini iyileştirmeyi gerçekleştirebilir. Aynı zamanda araştırmacılar, UGPU bölümüne uygulanan son derece küçük miktarlardaki suyun onarım oranını önemli ölçüde hızlandırdığını da buldu. Bu, kendi kendini onaran materyaller açısından tüm zamanların rekorudur. Ayrıca, onarılan numune 10 MPa'lık bir sürünme testine dayanabilir; bu da yapısal bileşenlerin hasar görmesinden sonra hızlı onarım ve sürekli servis uygulama gereksinimlerini karşılamak için yeterlidir.