Пластик научили гасить удары и не трескаться: учёные приблизились к созданию более безопасных шин и ударопрочной электроники

Учёные нашли способ повысить ударопрочность распространённых полимеров, встроив в их структуру более слабые химические связи, которые принимают на себя энергию удара и предотвращают разрушение материала. Разработку представили химики Массачусетского технологического института совместно с коллегами из университетов Пердью, Нортвестерна и Дьюка. Исследователи показали, что этот подход способен значительно повысить стойкость полистирола и некоторых видов синтетического каучука к повреждениям.

Парадоксально, но ключевую роль сыграли именно слабые связи. Учёные распределили внутри полимера специальные молекулярные перемычки — механофоры. При резком механическом воздействии они разрушаются в зоне удара раньше остальных элементов структуры. За счёт этого материал эффективнее рассеивает энергию и не позволяет повреждению распространяться дальше.

Испытания проводились с использованием микрочастиц диоксида кремния диаметром около 10 микрометров. Их разгоняли до скорости примерно 750 метров в секунду и направляли в тонкие полимерные плёнки. Модифицированный полистирол поглощал значительно больше энергии по сравнению с обычным материалом. Повреждения оставались локальными, а окружающие участки сохраняли целостность.

Авторы исследования сообщили, что применение механофоров заметно увеличивает способность материала рассеивать энергию по сравнению как с немодифицированным полистиролом, так и с традиционными вариантами химически сшитых полимеров. По их словам, такой принцип потенциально можно распространить и на другие виды пластиков.

По мнению участников проекта, материалы с подобным механизмом поглощения энергии в будущем смогут повысить безопасность автомобильных покрышек, снизив риск их разрушения, а также обеспечить лучшую защиту потребительской электроники от ударов.

Источник: mit