Materialul „imposibil”: cercetătorii au creat un hibrid sticlă-plastic care sfidează legile fizicii

Cercetătorii au creat un hibrid sticlă-plastic „imposibil”. Oamenii de știință de la Wageningen University & Research (WUR; din Țările de Jos) au contrazis teorii vechi din știința materialelor prin dezvoltarea unei clase complet noi de material, denumită „compleximer”.

Acest hibrid sticlă-plastic, de culoare chihlimbarului, combină proprietăți considerate până acum incompatibile: are rezistența la impact a plasticului, dar poate fi remodelat la fel de ușor ca sticla.

• Încă un pas spre un viitor sustenabil: cercetătorii lucrează la bateriile din coji de semințe de…
• Ce este sindromul capului care explodează? Este mai comun decât crezi!

Timp de decenii, regula de bază în cazul materialelor „sticloase” a fost clară: cu cât un material se topește mai lent și este mai ușor de procesat, cu atât devine mai fragil. Profesorul Jasper van der Gucht și echipa sa au demonstrat însă că această presupunere nu este universal valabilă. Noul material se topește suficient de lent pentru a fi modelat cu precizie, dar este în același timp destul de rezistent încât să ricoșeze de pe podea, în loc să se spargă în bucăți.

Cum a fost creat un hibrid sticlă-plastic care pare imposibil?

Secretul acestui comportament se află în modul în care materialul este structurat la nivel molecular. Spre deosebire de plasticele convenționale, care folosesc legături chimice permanente pentru a ține împreună lanțurile moleculare, compleximerii se bazează pe forțe fizice de atracție. Jumătate dintre lanțuri au sarcină pozitivă, iar cealaltă jumătate sarcină negativă, iar aceste sarcini opuse se atrag precum niște magneți, fără a fi fixate definitiv prin legături chimice.

Pentru că aceste forțe acționează pe distanțe mai mari decât legăturile chimice clasice, există mai mult spațiu între lanțurile moleculare. Această „marjă de respirație” la scară microscopică este cea care îi conferă materialului proprietățile sale neobișnuite. Compleximerul poate fi frământat și suflat la temperaturi ridicate, păstrând în același timp o structură capabilă să absoarbă șocuri, scrie Interesting Engineering.

Descoperirea este cu atât mai surprinzătoare în comparație cu lichidele ionice și alte materiale încărcate electric, sugerând că substanțele cu sarcini electrice pot avea comportamente complet noi, abia acum înțelese de cercetători.

„Faptul că materialele încărcate electric se pot comporta fundamental diferit față de așteptările noastre este ceea ce mă entuziasmează cel mai mult în acest moment”, a declarat Van der Gucht.

La ce ar putea fi folosit acest material?

Implicațiile practice sunt promițătoare, mai ales pentru bunurile de consum. Deoarece lanțurile sunt unite prin forțe fizice, nu prin legături permanente, materialul este auto-reparator. O crăpătură într-un panou de acoperiș sau într-o piesă de mobilier de grădină ar putea fi reparată simplu, prin încălzirea zonei și presarea marginilor, astfel încât „magneții” moleculari să se reconecteze.

Deși versiunea actuală este realizată din materii prime fosile, echipa WUR lucrează deja la alternative mai sustenabile.

Cercetătorul Wouter Post subliniază că această descoperire deschide calea către plastice ușor de reparat sau chiar biodegradabile într-un timp scurt. În anii următori, Van der Gucht își propune să dezvolte versiuni bio-based, pentru ca acest progres științific să contribuie la tranziția globală către materiale durabile.

Studiul a fost publicat în Nature Communications.

Vă recomandăm să citiți și:

Oamenii de știință japonezi au construit circuite cerebrale umane în laborator

Un cercetător a creat vaccinul administrat prin bere

O companie din Rusia vrea să construiască o stație spațială capabilă să producă gravitație artificială

Prima casă a omenirii pe Marte ar putea fi construită din bacterii