IBM Research hat ein selbstheilendes Hochtemperaturgel entwickelt

Das IBM Research-Team aus dem Silicon Valley, USA, hat eine neue Entdeckung angekündigt - selbstheilende Organogele mit einzigartigen Fähigkeiten. Diese Gele härten beim Abkühlen aus, kehren jedoch mit zunehmender Temperatur in ihren ursprünglichen Zustand zurück. Die Ergebnisse der Arbeit von Wissenschaftlern wurden bereits veröffentlicht.

Der Umfang des Gels ist ziemlich groß, zum Beispiel kann diese Art von Substanz in der Industrie verwendet werden. Das Gel kann in eine Form gegossen und abgekühlt werden. Wenn Sie feststellen, dass beim resultierenden Guss ein Fehler vorliegt, können Sie den Heiz-Kühl-Vorgang wiederholen, um den Fehler zu beheben.

Was ist ein Gel?

Gele (Einheitsgel, von lat. Gelo - "Einfrieren") sind strukturierte Systeme, die aus Substanzen mit hohem Molekulargewicht und Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht bestehen. Das Vorhandensein eines dreidimensionalen Polymerskeletts (Netz) zeigt den Gelen die mechanischen Eigenschaften von Feststoffen: mangelnde Fließfähigkeit, die Fähigkeit, Form, Festigkeit und Verformbarkeit (Duktilität und Elastizität) beizubehalten. Gele bestehen aus mindestens zwei Komponenten, von denen eine ein kontinuierliches dreidimensionales makromolekulares Netzwerk bildet, das als Rahmen fungiert und dessen Hohlräume mit einem niedermolekularen Lösungsmittel - Dispersionsmedium - gefüllt sind.

Das Gel kann mit einem voluminösen Fischernetz verglichen werden, dessen Zellen mit Flüssigkeit gefüllt sind. Bei IBM Research wurden dem Organogel Monomermoleküle zugesetzt. In einem von Wissenschaftlern durchgeführten Experiment wurden der Ausgangsmasse auch Initiatormoleküle zugesetzt, die unter dem Einfluss von UV-Strahlung Monomere in Polymere umwandeln. So wird das von IBM erzeugte Organogel, wenn es UV-Strahlung ausgesetzt wird, hart wie Kunststoff.

Demonstration der Organogelelastizität

Nach mehreren Dutzend Tests zur Messung der Gelhärte und zur Bestimmung des korrekten Verhältnisses der Komponenten erstellten die Experten ein modifiziertes Gel, das bei Temperaturen über 80 Grad Celsius geschmolzen werden kann und dessen Eigenschaften beim Abkühlen auf 20 Grad wiederhergestellt werden. Am Ausgang erhielten die Wissenschaftler ein Gel (das erste seiner Art), das geschmolzen und gekühlt werden kann, ohne seine einzigartigen Eigenschaften zu verlieren. Sobald aus einem solchen Gel ein Objekt der gewünschten Form gebildet wird, wird das resultierende Objekt UV-Strahlung ausgesetzt, was zur endgültigen Gelhärtung führt.



Ein solches Material kann verwendet werden, um Risse abzudichten. Organogel ist eine ausreichend flüssige Substanz, um leicht in kleine Räume einzudringen, aber nicht aus diesen herauszulaufen. Durch Einwirkung von UV-Strahlung kann das Material aushärten, was zu einer vollständigen Abdichtung des Risses führt. In Zukunft können solche Substanzen auch für Arbeiten in 3D-Druckern verwendet werden. Gleichzeitig sind viele moderne 3D-Drucker nicht ideal, da das mehrschichtige Auftragen einer Substanz zu Struktur- und Formfehlern führt. Mit dem neuen Gel können nahezu perfekte Objekte erstellt werden, indem die Temperatur und die UV-Strahlung geändert werden. Laut Experten können Sie durch die Kontrolle der Temperatur des Gels Probleme mit der Struktur und dem Erscheinungsbild der gedruckten Modelle beseitigen.

A ist ein normales Gel, B ist ein von IBM hergestelltes Gel. Links - der Zustand der Gele unter normalen Bedingungen, rechts - die gleichen Proben nach dem Erhitzen.



Kontinuität

Die oben genannten Gele wurden aus Materialien des zwei Jahre alten Projekts der IBM-Wissenschaftler Jim Hedrick und Jeannet Garcia hergestellt. Anschließend entwickelten Wissenschaftler eine Methode zur Synthese industrieller Polymere. Die Verwendung der in diesem Material diskutierten Verfahren ermöglichte es uns, Organogele mit den beschriebenen Eigenschaften herzustellen.

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