De kosten van het maken van plastic, verven, coatings voor schermen van mobiele telefoons en andere materialen die zichzelf genezen als huid, kunnen drastisch worden verminderd dankzij een doorbraak die een team van Clemson University in de nieuwste editie van het tijdschrift heeft beschreven Wetenschap .

Marek Urban en zijn team schreven over hoe ze zelfherstellende eigenschappen konden geven aan polymeren die worden gebruikt in relatief goedkope grondstoffen, zoals verf, kunststoffen en coatings. De volgende stap is om van het maken van kleine hoeveelheden in een laboratorium naar het produceren van grote hoeveelheden.

"Het is niet beschikbaar op industriële schaal, maar het is heel dichtbij " zei Urbanus, wie is de voorzitter van de JE Sirrine Foundation en professor in de afdeling Materials Science and Engineering van Clemson.

Onderzoekers hebben de afgelopen twee decennia kleine batches zelfherstellende polymeren gemaakt, maar de productie ervan op commerciële schaal was tot dusver grotendeels onbetaalbaar.

Urban zei dat hij en zijn team gebruik maakten van interacties tussen co-polymeren die hij vergeleek met spaghettislierten met kleine borstels aan de zijkant.

Hoe langer de spaghettislierten worden, hoe meer ze verstrikt raken, hij zei. De zijgroepen grijpen in elkaar als twee verstrengelde handen, waardoor het moeilijker wordt om ze uit elkaar te halen, zei Urbanus.

"Tegelijkertijd, zij vinden elkaar leuk, "zei hij. "Dus, als je ze eruit trekt, ze komen weer samen. Het wordt op dat moment zelfgenezend.

"Hoe simpel dit ook mag klinken, deze studies toonden ook aan dat alomtegenwoordige en typisch zwakke van der Waals-interacties in kunststoffen, wanneer georiënteerd, zal leiden tot zelfgenezing. Deze ontdekking zal van invloed zijn op de ontwikkeling van duurzame materialen met behulp van een zwakke hechting die collectief erg sterk wordt wanneer ze worden georiënteerd."

Het belangrijkste aan zijn laatste doorbraak is dat als een bedrijf de technologie op de markt wil brengen, het zou niet langer een nieuwe fabriek hoeven te bouwen om zelfherstellende polymeren te produceren, zei Urbanus.

Urban schatte dat het vergroten van de schaal om polymeren of verven te maken met honderden gallons in zes tot twaalf maanden zou kunnen worden gedaan.

"Voor iedereen die dit soort zelfherstellende materialen wil maken, ze zouden in wezen een synthetisch proces moeten ontwerpen en opschalen, Urban zei. "De sleutel is dat het opschalingsproces nauwkeurig moet worden gecontroleerd. Er is een enorm verschil tussen iets maken in het lab en het opschalen. We weten dat de technologie voor hen beschikbaar is."

Het artikel is getiteld "'Key-and-lock' commodity zelfherstellende copolymeren' en markeert de tweede keer sinds 2009 dat Urban zijn werk over zelfherstellende polymeren in detail heeft beschreven in Wetenschap . Co-auteurs van het recentere artikel zijn Dmitriy Davydovich, Ying Yang, Tugba Demir, Yunzhi Zhang en Leah Casabianca, heel Clemson University.

Rajendra Bordia, voorzitter van de afdeling Materials Science and Engineering bij Clemson, feliciteerde Urban en zijn onderzoeksteam.

" Wetenschap is een zeer selectieve, tijdschrift met grote impact, ' zei Bordia. 'Dr. Het laatste artikel van Urban verstevigt zijn plaats tussen 's werelds meest vooraanstaande wetenschappers op het gebied van polymeren en in het bijzonder op het gebied van zelfherstellende polymeren. Zijn succes is dik verdiend."

Anand Gramopadhye, decaan van het College of Engineering, Informatica en Toegepaste Wetenschappen, zei dat het succes van Urban het niveau van wetenschap onderstreept dat hij naar het college brengt.

"Dr. Urban wordt consequent gepubliceerd in 's werelds toonaangevende academische tijdschriften en wordt vaak geëerd met prijzen door zijn collega's, " zei Gramopadhye. "Ik feliciteer hem met zijn laatste artikel in Wetenschap ."

Urban zei dat hij het idee voor het onderzoek had voordat hij bij Clemson aankwam, maar niet het team had om uit te zoeken wat het zelfgenezend gedrag veroorzaakt.

"Het is heel gemakkelijk om iets te ontwerpen door dingen door elkaar te halen en te zeggen:'Oh kijk, dit geneest zichzelf, maar we weten niet waarom, '" zei hij. "Het verschil met ons team is dat we precies weten hoe we deze systemen moeten ontwerpen. We begrijpen de beperkingen, we hebben analytische instrumenten om te meten, en we begrijpen wat er nodig is om deze technologie naar een hoger niveau te tillen.

"Dus, de vraag is:heb je de juiste mensen om dit te doen? We are very fortunate—Clemson is the best place to do this."