Bahan pemotongan seperti graphene-lembaran tipis karbon hanya satu atom tebal-semakin ringan, kuat, dan lebih mudah untuk menghasilkan setiap hari, menawarkan potensi baru untuk mengubah industri dari penyahgaraman air ke sel solar dan pengesanan penyakit.
Kandungan Terkait
- Pencipta Menunggang Kuda Menerbitkan Manifesto Mereka Dalam Buku Plastik. Mengapa?
Tetapi bahan buatan manusia kita masih kekurangan satu kualiti yang sangat diingini yang berlaku secara semulajadi di akar tumbuhan dan kulit manusia: keupayaan untuk menyembuhkan diri mereka sendiri.
Satu pasukan yang diketuai oleh Scott White di University of Illinois di Urbana-Champaign telah menetapkan untuk mengubahnya dengan menambah sistem vaskular buatan kepada plastik. Ideanya adalah untuk mengisi pseudo-urat bahan dengan cecair reaktif kimia supaya apabila plastik itu digaringkan, bahan-bahan tersebut dapat menggabungkan dan menguatkan seperti pembekuan darah, melindungi objek dari kerosakan selanjutnya.
Dalam video demonstrasi, pasukan menguji teknik itu pada blok plastik, mengepam dua cecair melalui saluran berasingan ke objek sebelum memecahkan bahan dengan gerudi 4 milimeter. Luka gerudi mencipta retak yang melepaskan saluran cecair, tetapi terima kasih kepada sistem vaskular, cecair melepaskan ke lubang dan retak, dalam 20 minit membentuk gel tebal yang menghalang kerosakan dari penyebaran. Gel itu menguatkan dalam masa tiga jam, akhirnya membaiki dirinya menjadi kira-kira 60 peratus sekuat bahan asli, menurut pasukan.
Para penyelidik membayangkan menggunakan teknologi untuk melindungi segala sesuatu dari peralatan ketenteraan untuk bahan binaan-berpotensi menjimatkan masa dan tenaga manusia dalam situasi kecemasan atau tapak kerja sukar dicapai.
Proses pencampuran dan pemantapan kimia mungkin terdengar biasa kepada sesiapa yang pernah menggunakan resin epoksi yang dibeli dari sebuah kedai perkakasan. Tetapi Brett Krull, seorang penyelidik bersama penyelidikan, berkata pasukan itu telah berpindah dari epoksi, sebahagian besarnya kerana masa reaksi mereka yang perlahan.
Walaupun ia menghasilkan kesan yang sama dengan epoxies, plastik baru membantu kerosakan pembaikan mesti lebih cepat, kata Krull.
Perbezaan asas:
"Kami merancang sistem kami untuk menjalani dua peralihan yang berlainan, " manakala resin epoksi berfungsi dengan berbeza, kata Krull. "Dua tindak balas kimia bermula sebaik sahaja pencampuran berlaku, tetapi ia berlaku pada banyak masa yang berbeza."
Krull berkata tindak balas pertama mengubah campuran ke dalam gel lembut dalam masa 30 saat. Ini menyimpan bahan kimia di dalam kawasan yang rosak semasa masih membenarkan penghantaran lebih banyak cecair ke dalam lubang atau retak sehingga ia telah diisi. Reaksi kedua, yang mengubah bahan kimia ke dalam pepejal, berlaku kemudian, pada kadar yang boleh dikawal dengan mengubah komposisi dan kepekatan bahan kimia.
"Kimia kita tidak menghampiri kerumitan sistem semulajadi, " kata Krull, "tetapi kami telah merangka sebuah sistem dengan tindak balas yang bergantung kepada masa untuk merosakkan."
Putih dan pasukannya telah menunjukkan keupayaan untuk menyembuhkan retakan mikroskopik dengan cara yang berbeza pada masa lalu, menggunakan mikrosfera epoksi dan tertanam. Tetapi pendekatan vaskular baru membolehkan pembaikan pada skala yang lebih besar. Teknik ini boleh digunakan untuk membaiki gash di sisi gerudi bawah air, contohnya, atau poket pada kapal angkasa yang bertembung dengan meteor.
Penyelidik masih menghadapi cabaran kerana mereka terus membangunkan bahan pendengaran sendiri, termasuk bagaimana meningkatkan keberkesanan rangkaian vaskular dalam bahan (plastik dalam kes ini) tanpa mengurangkan kekuatan atau prestasinya dengan ketara. Pasukan itu juga ingin memberi bahan itu keupayaan untuk sembuh dari pelbagai "luka" dari masa ke masa.
Bahan kimia juga mungkin perlu diselaraskan untuk mengendalikan kerosakan kawasan yang lebih besar. Menurut New Scientist, lubang di bahan yang lebih besar dari 8mm menyebabkan bahan-bahan kimia terendam. Pasukan berfikir menggunakan busa dalam saluran bukan cecair akan membolehkan bahan menyembuhkan kawasan yang lebih besar, walaupun penyelidik masih belum menguji pilihan itu.
Krull berkata mereka juga akan melihat bahan yang berkesan dalam persekitaran yang berbeza, seperti suhu yang melampau, di dalam air atau di ruang angkasa. (Setakat ini ujian telah dilakukan di makmal).
Walaupun teknologi mungkin satu hari menuju ke produk pengguna, jangan mengharapkan bahan penyembuhan diri ini secara ajaib membaiki bahagian belakang iPhone anda atau bumper kereta anda lagi. Teknologi ini masih dalam peringkat awal pembangunan, kata Krull. Dan kerana penyelidikan dibiayai oleh Tentera Udara Amerika Syarikat, ia kemungkinan akan digunakan pada jet pejuang, kereta kebal, atau kapal angkasa yang pertama, bersama-sama dengan peranti yang sukar diperbaiki, seperti peralatan pengeboran bawah air.
Tetapi itu hanya permulaan apa bahan yang boleh dilakukan, kata Krull.
"Versi semasa lebih seperti parut sejak bahan sembuh itu tidak begitu baik seperti yang asal, " kata Krull. "Matlamat jarak jauh kami adalah untuk membangun polimer yang benar-benar regeneratif di mana bahan yang hilang akibat peristiwa kerosakan boleh digantikan dengan bahan komposisi yang sama."
