211service.com
Plastikas, kuris gydo save
Ilinojaus universiteto Urbana-Champaign (UIUC) mokslininkai sukūrė polimerinę medžiagą, kuri gali pakartotinai sugyti, kai įtrūksta. Tai reikšmingas žingsnis link savaime gyjančių medicininių implantų ir savaime taisančių medžiagų, skirtų naudoti lėktuvuose ir erdvėlaiviuose. Jis taip pat galėtų būti naudojamas mikroprocesorių ir elektroninių grandinių aušinimui ir galėtų atverti kelią plastikinėms dangoms, kurios atsinaujina.
Savigydytojas: Pagal žmogaus odą sukurta nauja medžiaga, kuri daug kartų gyja, yra pagaminta iš dviejų sluoksnių. Viršuje esančioje polimerinėje dangoje yra mažų katalizatoriaus gabalėlių, išsibarsčiusių. Substre yra mikrokanalų tinklas, pernešantis skystą gydomąją medžiagą. Kai danga įtrūksta, įtrūkimai plinta žemyn ir pasiekia apatinius kanalus, iš kurių išsiskiria gydomoji medžiaga. Agentas susimaišo su katalizatoriumi ir sudaro polimerą, užpildantį įtrūkimus.
Apie pirmąją savaime gydomą medžiagą UIUC mokslininkai pranešė prieš šešerius metus, o kitos tyrimų grupės nuo to laiko sukūrė skirtingas tokių medžiagų versijas, įskaitant polimerus, kurie pakartotinai susitvarko, kai yra veikiami šilumos ar slėgio. Tačiau tai pirmas kartas, kai kas nors pagamino medžiagą, kuri gali kelis kartus pasitaisyti be jokio išorinio įsikišimo, sako Nancy sotto UIUC medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius ir vienas iš darbui vadovavusių tyrėjų.
Iš esmės tai tarsi gyvybės suteikimas plastikui, sako Chrisas Bielawskis , Teksaso universiteto Ostine chemijos profesorius. Galutinis tikslas būtų sukurti medžiagas, kurios pasitaisytų, sako jis, ir tai yra nuostabus koncepcijos įrodymas.
Sottos ir jos kolegos sukūrė naują medžiagą, apie kurią pranešta šią savaitę Gamtos medžiagos , imituoti žmogaus odą. Jei nupjaunamas išorinis apsauginis odos sluoksnis, vidinis sluoksnis, kuriame yra tankus mažų kraujagyslių tinklas, į pjūvį patenka maistinių medžiagų, kad padėtų gijimui. Savaime gyjančią medžiagą sudaro epoksidinio polimero sluoksnis, nusodintas ant pagrindo, kuriame yra trimatis mikrokanalų tinklas. Epoksidinėje dangoje yra mažų katalizatoriaus dalelių, o pagrindo kanalai užpildyti skysta gydomąja priemone.
Norėdami išbandyti medžiagą, mokslininkai ją sulenkia ir sulaužo polimerinę dangą. Įtrūkimas plinta per dangą ir pasiekia apatinį mikrokanalą. Tai paskatins gydomąjį agentą veržtis per kanalus ir patekti į plyšį, sako Sottos. Ten jis susiliečia su katalizatoriumi ir maždaug per 10 valandų tampa polimeru ir užpildo plyšį. Sistemai nereikia jokio išorinio slėgio, kad gydomoji medžiaga būtų įstumta į plyšį. Vietoj to, skystis juda siaurais kanalais lygiai taip pat, kaip vanduo juda šiaudeliu aukštyn.
Tyrėjai sugeba net septynis kartus įtrūkti ir išgydyti paviršių, kol katalizatorius susidėvi ir nustoja veikti. Pasak mokslininkų, naujos kartos savaime gydoma medžiaga turėtų sugebėti išgyti daug daugiau kartų. Sottos ir jos kolegos kuria jį taip, kad jame būtų dviejų dalių sistema, kuri į plyšį įpurškia gydomąją medžiagą ir katalizatorių.
Tyrėjai taip pat galėtų padidinti medžiagos atkūrimo pajėgumą, prijungdami mikrokanalų tinklą prie nedidelio rezervuaro, sako Sottos. Jei medžiagoje baigsis gydomasis agentas arba katalizatorius, rezervuaras gali pripumpuoti daugiau.
Medžiagos mikrokanalų dizainas galėtų būti sprendimas didėjančiai mikroelektronikos lustų šilumos kaupimosi problemai. Paprastai mikroelektroninės grandinės lustai yra ant substratų, kurie yra skirti šilumai nuvesti nuo grandinės. Šie šilumos reguliatoriai turi savo ribas. Vietoj to, sako Sotto, galite įpilti aušinimo skysčio per [mikrokanalų] tinklą, pavyzdžiui, mažą mini šilumokaitį.
Sottos teigia, kad mokslininkai galėtų naudoti tą patį dizainą su kitais dervos ir katalizatoriaus deriniais, kurie gali sudaryti skirtingus polimerus. Tai atveria duris daugeliui kitų programų. Nors praktinių savaime gyjančių medžiagų gali prireikti metų, nesunku įsivaizduoti jų pritaikymą protezavimui ir medicininiams implantams, pagamintiems iš biologiškai suderinamų savaime gydančių medžiagų. Dėl medžiagų kainos bent iš pradžių jos gali būti apribotos tam tikromis didelės vertės ir didelio našumo programomis, tokiomis kaip naudojimas orlaiviuose ir erdvėlaiviuose. Ianas Bondas , aviacijos ir kosmoso inžinerijos profesorius Bristolio universitete, Jungtinėje Karalystėje.
Pasak Bielawskio, ateityje dėl skirtingos chemijos gali būti pigesnių savaime gyjančių medžiagų. Galite naudoti pigius epoksidus, kuriuos galite nusipirkti Home Depot... kaip gydomąją priemonę, sako jis.