Ein Forschungsteam, bestehend aus dem National Institute for Materials Science (NIMS), der Hokkaido University und der Yamaguchi University, hat eine Methode zur einfachen Synthese eines selbstheilenden Polymergels entwickelt, das aus Polymeren mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMW) (Polymere mit einem Molekulargewicht von mehr als 106 g/mol) und nichtflüchtige ionische Flüssigkeiten. Dieses recycelbare und selbstheilende Polymergel ist mit den Grundsätzen der Kreislaufwirtschaft vereinbar. Darüber hinaus kann es möglicherweise als haltbares, ionenleitfähiges Material für flexible Geräte für das Internet der Dinge (IoT) verwendet werden. Die Arbeit des Teams wurde in veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte.
Selbstheilende Polymermaterialien sind in der Lage, beschädigte Bereiche spontan zu reparieren, wodurch ihre Materiallebensdauer verlängert und sie für die Förderung einer Kreislaufwirtschaft nutzbar gemacht werden. Die meisten in den letzten Jahren beschriebenen selbstheilenden polymeren Materialien verfolgten einen chemischen Ansatz, bei dem funktionelle Gruppen, die zu einer reversiblen Dissoziation und Neubildung (z. B. Wasserstoffbrückenbindung) fähig sind, in polymere Netzwerke integriert wurden. Dieser Ansatz erfordert jedoch oft präzise Synthesetechniken und komplexe Herstellungsprozesse. Andererseits wurde ein alternativer physikalischer Ansatz (dh die Verwendung physikalischer Verflechtung von Polymerketten) zur Synthese vielseitiger polymerer Materialien mit Selbstheilungsfähigkeiten kaum erforscht.
Dieses Forschungsteam entwickelte kürzlich eine Technik zur einfachen Synthese von UHMW-Gelen, die aus verschränkten UHMW-Polymeren bestehen, unter Verwendung ionischer Flüssigkeiten. Die mechanischen Eigenschaften von UHMW-Gelen erwiesen sich als denen herkömmlicher, chemisch vernetzter Gele überlegen. Darüber hinaus sind sie thermisch recycelbar und weisen bei Raumtemperatur eine hohe Selbstheilungskraft auf.
Die Verwendung des neu entwickelten recycelbaren, selbstheilenden, einfach zu synthetisierenden UHMW-Gelmaterials soll eine Kreislaufwirtschaft fördern. Da dieses Material außerdem unter Verwendung nichtflüchtiger, brennbarer ionischer Flüssigkeiten synthetisiert wird, kann es als sicheres, ionenleitfähiges weiches Material in der flexiblen Elektronik verwendet werden.
Mehr Informationen:
Yuji Kamiyama et al, Hochgradig dehnbare und selbstheilende Polymergele aus physikalischen Verschränkungen von Polymeren mit ultrahohem Molekulargewicht, Wissenschaftliche Fortschritte (2022). DOI: 10.1126/sciadv.add0226