Hitech logo

Кейсы

Новая резина в 10 раз прочнее и не трескается

TODO:
Екатерина Шемякинская26 мая, 17:16

Натуральный каучук служит человечеству тысячелетия, но до сих пор оставался уязвимым к трещинам. Ученые из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук нашли способ сделать его в 10 раз прочнее и в 4 раза устойчивее к растрескиванию. Вместо разрыва полимерных цепей при вулканизации они сохранили их целостность, сформировав плотную сеть из длинных молекул, напоминающую спутанные спагетти. Такая структура лучше перераспределяет нагрузку. Разработка продлевает срок службы резины и может использоваться в медицине, гибкой электронике и мягкой робототехнике.

Самые интересные технологические и научные новости выходят в нашем телеграм-канале Хайтек+. Подпишитесь, чтобы быть в курсе.

Натуральный каучук — прочный полимерный материал, который используется во многих продуктах: перчатках, шинах, обуви, медицинских приборах, конвейерных лентах. Его получают из натурального каучукового латекса — похожего на молоко вещества из дерева гевеи. Сначала каучук добывают, затем сгущают, высушивают, добавляют нужные вещества, придают форму и нагревают для вулканизации. В результате внутри материала образуются короткие полимерные цепи, которые прочно соединяются химическими связями.

Ученые изменили этот процесс, чтобы получить более мягкое преобразование. Благодаря этому длинные цепочки полимеров остаются целыми, а не разрезаются на короткие. Получившийся материал, названный резиновым «танглемером», напоминает спутанные спагетти. Его повышенная прочность объясняется тем, что переплетения молекул преобладают над поперечными связями.

Когда в новом материале появляется трещина, длинные молекулярные цепочки, словно спутанные спагетти, перераспределяют нагрузку и скользят относительно друг друга. Это позволяет большему количеству каучука затвердевать при растяжении. В результате материал становится прочнее и устойчивее к растрескиванию.

Результаты испытаний превзошли ожидания исследователей. Новый вид каучука стал в четыре раза устойчивее к медленному росту трещин при многократном растяжении, а его общая прочность выросла в 10 раз.

Но есть и недостатки: при новом способе обработки испаряется много воды, поэтому получается меньше материала, чем нужно, например, для шин. Сейчас этот метод скорее подходит для тонких резиновых изделий, таких как перчатки или презервативы. Также новая технология может быть использована для создания гибкой электроники или деталей мягких роботов.