gerepareerd

Een botsing gehad en een heel groot gat in uw plastic bumper? In de toekomst is dat geen probleem: de bumper repareert gewoon zichzelf. Amerikaanse onderzoekers hebben namelijk een techniek ontwikkeld die dat mogelijk maakt.

Materiaal dat zichzelf repareert, is niet nieuw. Maar vaak kan dat materiaal enkel (microscopisch) kleine scheurtjes en gaatjes repareren. Onderzoekers van de universiteit van Illinois gaan nu een stap verder. Ze hebben een manier bedacht waarop het voor plastics mogelijk is om ook hele grote gaten helemaal zelfstandig te repareren. Het plastic repareert grote gaten en scheuren door ze dicht te laten ‘groeien’: het plastic regenereert daarvoor nieuw materiaal. “We demonstreren de reparatie van niet-levende, synthetische materialen op een manier die doet denken aan reparatie door hergroeiing die we soms in levende systemen zien,” vertelt onderzoeker Jeffry Moore.

Aders
De onderzoekers ontwikkelden een materiaal dat – net als bijvoorbeeld het menselijk lichaam – een netwerk van ‘aderen’ heeft. Stel dat er een groot gat in het materiaal ontstaat, dan moet het nieuw materiaal genereren om dat gat te dichten. Het materiaal doet dat met behulp van twee ‘aderen’ die naast elkaar lopen en elk een chemische stof bevatten. Wanneer die chemische stoffen vrijkomen, mixen ze zich en vormen een gel die het gat dicht. Die gel wordt hard en het gat is gedicht. “De vloeistoffen die we gebruiken, vormen vrij snel een gel, zodat het zodra de stoffen vrijkomen, begint te harden,” vertelt onderzoeker Scott White. “Als dat niet het geval zou zijn, zouden de vloeistoffen uit het beschadigde gebied blijven stromen en bloedt het materiaal als het ware leeg. Omdat het een gel vormt, ondersteunt en behoudt het de vloeistoffen. Maar aangezien het nog geen hard materiaal is, kunnen we het proces van groei blijven voortzetten door meer vloeistof in het gat te pompen.”

Plastic
De onderzoekers demonstreren dat ze er op deze manier voor kunnen zorgen dat twee plastics die het vaakst voor commerciële doeleinden worden gebruikt, zichzelf repareren. Het gaat dan om thermoplasten en thermoharders. Ook tonen ze aan dat ze de snelheid van de chemische reactie die leidt tot het ontstaan van een gel, kunnen regelen. Dat is handig, aangezien verschillende soorten beschadigingen elk een andere aanpak vereisen. Zo kan de gel snel hard worden in een groot gat. Maar moet de gel niet direct hard worden als het gat omringd wordt door kleine scheurtjes (de gel moet dan eerst de tijd krijgen om in die scheuren te lopen).

“Voor het eerst hebben we aangetoond dat je materiaal dat in constructiepolymeer verloren gaat, kunt regenereren,” vertelt White. “Voorafgaand aan dit onderzoek was het zo dat wanneer je een stuk materiaal afsneed, het definitief weg was. Nu tonen we aan dat het materiaal weer aan kan groeien.”