Вы видели когда-нибудь, что бы разбитая на осколки чашка восстановилась сама без использования клея? Разумеется, нет. Но химики-оптимисты, считают, что такие материалы, способные извлекать склеивающий их части из воздуха, вполне возможный результат их исследований.
Ученые из Массачусетского Университета решили использовать уже придуманные природой технологии по восстановлению поврежденных частей. Точнее сказать — умение растений углекислый газ, входящий в состав воздуха, перерабатывать в сложные органические вещества. «Какова связь фотосинтеза и восстановление предметов?», — спросите вы. А очень простая.
Материалами, способными заменить клей, могут быть капсулы или каналы с жидким веществом, способным после повреждения предмета из специального полимера, заполнять поврежденную область.
Все бы хорошо, но не очень удобно — ведь активный материал для склеивания все время должен находится внутри полимера. Ученые задумались, а нельзя ли склеивающий ингредиент внедрять по мере необходимости, а строительные кирпичики к нему добывать из воздуха. То есть так, как это делают растения, создавая органические вещества для своего роста.
Задача у растений и у химиков из Массачсета разная, но технологические принципы — одинаковые. Эти ученые выделили из живых клеток хлоропласты, поместили их в полимерную гелевую матрицу и снабдили ферментом и молекулами мономера.
В итоге получилась следующее: хлоропласт в матрице поглощает из воздуха углекислый газ и под действием света превращает его в ряд продуктов, главный из которых – это глюкоза. Далее под действием фермента глюкозооксидазы глюкоза превращается в глюконолактон, а получившееся соединение, в свою очередь, уже вступает в реакцию с мономером (аминопропилметакриламидом), в результате чего образуется полимер. Получается, что исходная гелевая матрица поглощает из воздуха углекислый газ и включает его в состав своей полимерной структуры, тем самым самостоятельно набирая массу из внешнего источника.
-
- Самолечащийся полимер с хлоропластами внутри.
-
- Под действием солнечного света этот материал способен восстанавливать свою целостность.
Как заявляют исследователи, их новая работа всего лишь демонстрация принципиально нового концепта материала, способного к самовосстановлению.
Технология восстановления материала с использованием углерода из воздуха ещё очень далека от практического использования и вот почему:
- во-первых, исходное вещество – гель, а не твёрдый материал, из которого можно изготавливать какие-нибудь предметы, используемые в повседневной жизни;
- во-вторых – хлоропласты сами по себе не могут продолжительное время сохранять свои фотосинтетические функции. Из-за этого время активной жизни всего материала пока что не высоко. Если получится заменить хлоропласт на более простой и долговечный каталитический комплекс, это позволит дольше сохранять активность материала.
Пожелаем исследователям дальнейших успехов в разработке данного концепта и решения задачи по восстановлению предметов таким оригинальным способом. Без клея.
