پژوهشگران، پلیمر هوشمندی طراحی کردند که قادر است در صورت آسیب دیدن در مقیاس‌های بزرگ، خود را ترمیم کند. این پلیمر حاوی نانومیله و منومرهایی بوده که با پلیمریزاسیون، محل آسیب دیده را ترمیم می‌کند.
نانوساختار پلیمری هوشمند با قدرت خود ترمیم‌شوندگی بالا
زمانی که یک پایه صندلی می‌شکند یا قاب تلفن همراه ترک برمی‌دارد باید آنها را تعمیر و یا تعویض کرد. اما آیا می‌توان مواد را طوری برنامه‌ریزی کرد که در صورت آسیب دیدن بخشی از آن، بتواند خود را ترمیم کند؟
محققان دانشگاه پترزبورگ معتقداند که این کار امکان‌پذیر است. آنها موفق به طراحی پلیمر هوشمندی شدند که می‌تواند خود را ترمیم کند. این گروه تحقیقاتی نتایج یافته‌های خود را در قالب مقاله‌ای با عنوان “Harnessing Interfacially-Active Nanorods to Regenerate Severed Polymer Gels” در نشریه Nano Letters به چاپ رسانده‌اند.
آنا بالازس از محققان اصلی این پروژه می‌گوید: این یافته یکی از نقاط کلیدی در علم مواد محسوب می‌شود. تمام تلاش‌هایی که پیش از این در این حوزه انجام شده در نهایت منجر به ساخت ترکیباتی شده‌است که تنها می‌تواند بخش کوچکی از خود را ترمیم کند در حالی که هنوز هیچ گزارشی از ترمیم توده‌ای مواد منتشر نشده‌است. این یافته یک موفقیت بسیار بزرگ محسوب می‌شود زیرا می‌تواند دوام و عمر مواد را به مقدار قابل توجهی افزایش دهد، همچنین در صورت هرگونه آسیب جدی، مواد قادر به ترمیم ساختار خود خواهند بود.
پژوهشگران این پروژه برای طراحی این پلیمر هوشمند از فرآیند ترمیم دم مارمولک الهام گرفتند. در این فرآیند سه مرحله آغاز، گسترش و پایان وجود دارد که از آن با عنوان چرخه دینامیکی زیبا یاد می‌شود. بالازس می‌گوید: ما به تماشای فرآیند ترمیم ساختاری در مارمولک، چرخه‌ای را برای ترمیم پلیمر ارائه کردیم. ما باید سیستمی ارائه می‌کردیم که بتواند در صورت آسیب دیدن رشد کرده و بعد از رسیدن به حد مجاز، رشد آن متوقف شود. مشکل، انتقال ماده بود، در سیستم‌های زیستی جریان خون این کار را انجام می‌دهد.
محققان نانومیله‌ها را درون پلیمر حاوی منومرهای ارتباط‌دهنده قرار دادند. با آسیب دیدن سطح، نانومیله‌ها به محل جدید وارد شده و به دلیل داشتن قلاب‌هایی در محل آسیب دیده متمرکز می‌شوند. این نانومیله‌ها فرآیند پلیمریزاسیون منومرها را آغاز می‌کنند. این سیستم به نحوی طراحی شده که پلیمریزاسیون به‌صورت محدود انجام شود تا از کنترل خارج نشود. نانومیله‌ها به شکلی طراحی شده‌اند که چند نقش را هم‌زمان ایفا می‌کنند به طوری که هم آغازگر واکنش پلیمریزاسیون بوده و هم پیشرفت فرآیند را کنترل می‌کنند.
