Ультрафиолет "вылечит" поцарапанную машину

Ученые придумали полимер, способный восстанавливать повреждения своей структуры под воздействием ультрафиолетового излучения. Происходит это потому, что в данном веществе мономеры скрепляются клеем, состоящим из соединений металлов. Разработчики считают, что краска из такого полимера может быть применена в качестве покрытия кузовов автомобилей.

Одной из самых распространенных проблем, с которой сталкиваются владельцы автомобилей — царапины на покрытии корпуса. Конечно, вреда от них большого нет, однако внешний вид машины эти повреждения сильно портят. Да и ликвидировать их непросто, а, главное, достаточно дорого. А вот получить такую царапину, наоборот, можно весьма легко — стоит лишь задеть за что-нибудь при парковке и вот вам, пожалуйста, кузов уже весь исцарапан.

Однако эта проблема, возможно, скоро будет решена. Группа ученых из США и Швейцарии под руководством Кристофа Ведера из Западного резервного университета Кейза (США) придумали краску на основе полимера, повреждения на котором можно устранять с помощью ультрафиолетового излучения. Причем достаточно быстро — всего за одну минуту светового воздействия - от царапины на покрытии не останется и следа.

Напомню, что ультрафиолет — это электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовым концом видимого излучения и рентгеновским излучением. Его диапазон условно делят на ближний (380-200 нм) и дальний, или вакуумный (200-10 нм). Ближний ультрафиолетовый диапазон часто называют "чёрным светом", так как он не распознаётся человеческим глазом, но при отражении от некоторых материалов или при прохождении через них спектр переходит в область фиолетового видимого излучения. Собственно говоря, любители загара имеют дело в основном именно с ближним ультрафиолетом, так как солнечная радиация, достигающая поверхности Земли, в значительной степени содержит именно его, а дальнего там достаточно мало.

Поэтому ученые при ремонте новых полимерных покрытий использовали именно его. Они создали из чудесного полимера пленку толщиной около 350-400 микрометров. Далее эти пленки царапали бритвой, причем глубина повреждения составляла 60-70% от толщины самой пленки. После чего повреждения подвергали минутному воздействию ультрафиолетового света с длиной волны 320-390 нм. В результате края царапин полностью срастались, и не на пленках не оставалось никаких следов от недавней травмы.

Фото: AP

В чем же секрет этих "светолюбивых" полимеров? Дело в том, что молекулы в них как бы склеены друг с другом специальным клеем, состоящим из соединений цинка. Именно поэтому в данном полимере, в отличие, например, от полистирола, из которого сделаны чашки в торговых автоматах, мономеры не связаны сильными ковалентными связями. И это дает им возможность при точечном нагревании переходить из твердого состояния в полужидкое.

Читайте также: Найдено средство против ледяных дождей

Перейдя в такое состояние, полимерный цинковый "клей" становиться активным. Он начинает образовывать связи с различными участками мономеров, в том числе и с теми, которые были деформированы в результате царапания бритвой. Таким образом, повреждение как бы затягивается само собой. Ну, а как только температурное воздействие убирается, клей сразу же становится неактивным и намертво сцепляет молекулы мономеров.

Но не будет ли такая краска становиться полужидкой и стекать с корпуса при обычном воздействии солнечных лучей? Ученые утверждают, что нет, и вот почему. Для того, что бы активизировать этот цинковый клей, нужно довести мощность потока излучения до 950 милливатт на квадратный сантиметр. А даже при загаре в солярии такая мощность составляет всего лишь 1 мВт/см2. В природе же и этого практически никогда не бывает. То есть опасения того, что краска будет сходить с автомобиля в солнечный день, абсолютно беспочвенны. Кроме того, разработчики заявляют, что процесс "ремонта" работает даже тогда, когда полимер находится под нагрузкой около 8 кПа.

Подобные "самозаживляющиеся" материалы в последние годы набирают все большую популярность. Так, например, в 2009 году был разработан полимер на основе полиуретана, который под воздействием ультрафиолета мог "вылечить" себя в течение часа. В данном случае регенерация была результатом взаимодействия полиуретановых соединений и химических компонентов под названием OXE и CHI, формула которых до сих пор держится разработчиками в секрете. Однако известно, что они представляют собой соли каких-то металлов.

Ремонт данного материала проходил по следующей схеме — при появлении царапины нестабильные соединения OXE начинало выделять материал вместо повреждения, а ультрафиолет способствовал тому, что CHI и OXE быстро формировали края, затем вступали во взаимодействие с полиуретановыми мономерами, и вся эта полужидкая масса заполняла царапину. Однако сейчас данный материал кажется слишком "тихоходным" — счет уже идет на минуты, а в ближайшем будущем, возможно, и на секунды.

Фото: AP

В основе всех подобных полимерных покрытий лежит принцип супрамолекулярной сборки, когда более короткие молекулы соединяются в цепочки нужной длины "клеем" из ионов металлов. Сами ионы могут быть весьма различны, однако все они относятся к тем, которые могут образовывать устойчивые связи с органическими молекулами, то есть это всем известные цинк, медь, кобальт, железо и т. п. Поскольку данные металлы достаточно широко распространены в земной коре и не являются редкими элементами, стоимость материалов для изготовления данной краски не будет являться слишком высокой. Поэтому есть шанс, что новые покрытия будет доступным для большинства владельцев автомобилей.

Читайте также: Умные окна: зимой согреют, летом — охладят

По словам разработчиков, следующим шагом в исследовании будет создание покрытия на основе нового полимера, пригодного для практического использования. Новые соединения могут найти применение, например, в лакокрасочных покрытиях для мебели и техники. Оно может быть пригодно и для краски, которую наносят на поверхность мобильных телефонов, ноутбуков и МР3-плееров. То есть для тех устройств, которые не боятся принимать "солнечные ванны".

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"

Встройте "Правду.Ру" в свой информационный поток, если хотите получать оперативные комментарии и новости:

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен

Добавьте "Правду.Ру" в свои источники в Яндекс.Новости

Также будем рады вам в наших сообществах во ВКонтакте, Фейсбуке, Твиттере, Одноклассниках, Google+...

Комментарии
Санкции: Эр-Рияд не будет брать пример с Москвы
На 3,5 тысячи рублей в месяц можно питаться не только макаронами
Прорыва не будет: по беднеющему народу бьют налоги и санкции
Google сломали: поисковик с цензурой создан для Китая... и России?
Математические школы объявили пережитком прошлого
В случае автокефалии УПЦ на Украину войдет армия РФ?
Погибший в Су-27 начальник авиации бомбил Донбасс
Жёсюишарлизм: комедия о блокадном Ленинграде
Погибший в Су-27 начальник авиации бомбил Донбасс
Вакцинация не панацея, а золотое правило
Google сломали: поисковик с цензурой создан для Китая... и России?
Погибший в Су-27 начальник авиации бомбил Донбасс
Набитый "Дошираком" и "Ролтоном" чемодан украли у москвича
Пенсионная реформа: почему все забыли о референдуме?
В случае автокефалии УПЦ на Украину войдет армия РФ?
Составлен список лучших напитков для похудения
Погибший в Су-27 начальник авиации бомбил Донбасс
Спите спокойно: дедолларизации в России не будет
Спите спокойно: дедолларизации в России не будет
Ученые: дети курильщиков могут стать тупыми пьяницами
Снова война? Путин заберет Ливию, как Сирию