_ Luminos și dur: un material care se vindecă singur și strălucește

O echipă de cercetare de la Centrul RIKEN pentru Știința Resurselor Durabile (CSRS) a reușit să dezvolte un material de auto-vindecare care este, de asemenea, capabil să emită o cantitate mare de fluorescență atunci când absorbi lumina. Cercetarea, publicată în Journal of the American Chemical Society, ar putea conduce la crearea de noi materiale, cum ar fi celulele solare organice, care sunt mai durabile decât tipurile actuale.

În 2019, Zhaomin Hou și ai lui. echipa de la RIKEN CSRS a copolimerizat cu succes etilena și anisilpropilena folosind un catalizator de metal cu pământuri rare. Copolimerul binar rezultat a prezentat proprietăți remarcabile de auto-vindecare împotriva daunelor. Componentele moi ale copolimerului, unități alternante de etilenă și anisilpropilenă, cuplate cu unități cristaline dure ale lanțurilor de etilenă-etilenă, au acționat ca puncte fizice de reticulare, formând o structură nano-separată de fază care s-a dovedit crucială pentru auto-vindecare.

Pe baza acestui succes, au încorporat o unitate luminiscentă, stirilpiren, într-un monomer și apoi au format polimeri care au inclus, de asemenea, anisilpropilenă și etilenă. Acest proces a condus la sinteza, într-o singură etapă, a unui material auto-vindecător cu caracteristici de fluorescență.

„Materialele fluorescente sunt foarte utile, deoarece pot fi folosite pentru diode organice emițătoare de lumină (OLED-uri), tranzistori organici cu efect de câmp (OFET) și celule solare. Una dintre principalele probleme ale acestor materiale este însă durata lor scurtă de viață în timpul utilizării. Se poate aștepta ca noul nostru material să permită o durată de viață mai lungă a produselor și o fiabilitate sporită", spune Masayoshi Nishiura, colaboratorul lui Hou pentru acest studiu.

A existat o surpriză suplimentară. Copolimerul rezultat nu numai că s-a dovedit a fi dur, dar a prezentat și auto-vindecare fără stimuli externi sau energie. Rezistența sa la tracțiune și-a revenit complet în 24 de ore, demonstrând o viteză mare de auto-vindecare în comparație cu copolimerii binari. Materialul a putut să se autovindecă chiar și în apă, soluții acide și alcaline, oferindu-i utilizări potențiale într-o varietate de medii.

Structura de rețea a copolimerului, care implică puncte fizice de reticulare formate de stirilpiren unitățile și nanodomeniile cristaline de etilenă-etilenă și segmentele moi compuse din unitățile alternante, au facilitat auto-repararea.

Materialul a prezentat și o proprietate suplimentară. Echipa de cercetare a reușit să transfere cu succes o imagine bidimensională pe filmul fluorescent de auto-vindecare prin fotolitografie. Deși imaginea a rămas invizibilă sub lumina naturală, a devenit recunoscută sub lumina ultravioletă, sugerând potențiale aplicații pentru film ca dispozitiv de stocare a informațiilor. Filmul și-a menținut proprietățile excelente de auto-vindecare și elastomer chiar și cu imaginile.

„Materialul pe care l-am sintetizat, printr-o reacție într-un singur pas, ne-a oferit capacitatea de a-și controla proprietățile optice și mecanice prin ajustarea compoziția monomerului. Credem că ar putea contribui semnificativ la dezvoltarea de noi materiale funcționale cu capacități ridicate de auto-vindecare în diferite medii practice", spune Hou.

(Fluierul)