پلیمرهای با خواص خودترمیمی شگفت انگیز

زخم پوست و یا شکستگی استخوان دیر یا زود و بصورت خود بخود ترمیم می‌شود، ولی خراش رنگ خودرو یا ترک بال هواپیما اینچنین نیست و هرگز خود به خود ترمیم نمی‌شود. مواد با خاصیت خودترمیمی مقاومت محصولات را افزایش و تعمیر و ترمیم آنها را تسهیل می‌کنند.Krzysztof Matyjaszewski و همکارانش در دانشگاه کارنجی ملون(آمریکا) و دانشگاه کیوشو(ژاپن) پلیمری ساخته‌اند که با قرار گیری در معرض نور فرابنفش بارها خود را ترمیم می کند. بنا به گزارش دانشمندان ، این پلیمرها اولین موادی‌ هستند که در آن پیوندهای کووالانسی مکرراً به همدیگر متصل می‌شوند و باعث اتصال تکه‌های کاملاً جدای از هم به یکدیگر می‌شوند.

مواد جامد خودترمیم که قبلاً تولید شده‌اند، شامل کپسول‌های ریزی بودند که در هنگام آسیب دیدن ماده پاره شده و مواد شیمیایی را برای ترمیم محل خراش آزاد می‌کردند و تنها یکبار توانایی ترمیم را داشتند. سایر انواع این مواد، مانند برخی ژل ها، می‌توانند بارها با از دست دادن پیوندهای کووالانسی که عامل افزایش پایداری و مقاومت موادهستند، خود را ترمیم کنند.

مواد پلیمری جدید تولید شده توسط تیم آمریکایی و ژاپنی، پایدار بوده وقابلیت ترمیم مکرر خود را دارند. راز موفقیت این تیم در ایجاد اتصالات عرضی در پلیمر با واحد‌های تری تیوکربنات می‌باشد. این واحدها اتم‌های کربنی هستند که به سه اتم سولفور متصل شده‌اند، دو تا از آن‌ها برای اتصال به اتم کربن دیگر از موقعیت دوم اتصال شان استفاده کرده‌اند. این گروه‌ها شامل خواص ویژه بازسازی خودزیر نور UV هستند. نور، پیوند کربن سولفور را در تری تیوکربنات می‌شکند، و سبب تولید دو رادیکال آزاد می‌شود. این رادیکال‌ها بسیار فعال بوده و از یک طرف گروه‌های تری تیوکربنات را برای تشکیل پیوند کربن سولفور به هم متصل می‌کند و از طرف دیگر برای افزایش رادیکال، پیوند‌های دیگر را می‌شکنند. این واکنش زنجیری با واکنش دو رادیکال خاتمه می‌یابد.

محققان توانسته‌اند تکه‌های بریده شده پلیمری را توسط پرتوافکنی با غوطه ور کردن آن‌ها در حلال یا بصورت توده ترمیم کنند. آن‌ها فقط لبه‌های بریده شده را محکم به همدیگر فشار داده و پرتو افکنی انجام دادند. لبه‌ها بوسیله سازمان دهی مجدد رادیکال‌ها (که در بالاتوضیح داده شد)به یکدیگر متصل می‌شوند.

پلیمرهایی با اتصالات عرضی تری تیوکربنات (TTC) پلیمریزه شده به روش RAFT، که تحت نور UV ترمیم می شوند.

اثر خودترمیمی می‌تواند بیشتر از اینها هم پیشرفت کند: حتی نمونه‌های پلیمری تکه تکه شده را می‌توان به آسانی به همدیگر فشرد و با پرتوافکنی به همدیگر آمیخت و به صورت یک تکه پیوسته درآورد. فرایند خود ترمیمی می‌تواند مکرراً روی همان نمونه انجام شود. در نهایت می‌توان گفت که این مواد به خاطر تجدید پذیریشان بسیار جالب خواهند بود.