Een nieuw type plastic kan zichzelf onder water repareren, zelfs als de omstandigheden hier zwaar zijn. Het plastic behoudt zijn kracht tijdens dit proces en kan dus mogelijk ingezet worden tijdens noodsituaties op of in zee.
Het nieuwe type plastic heet RUSSE, wat staat voor Rapid Underwater Self-healing Stiff Elastomer. Dit materiaal repareert zichzelf onder water. Dat is uitzonderlijk, want de meeste zelfherstellende polymeren werken niet goed onder het wateroppervlak. ‘Zelfherstellende polymeren die werken bij kamertemperatuur zijn onder water vaak niet stabiel. Ook kunnen ze zichzelf moeilijk weer repareren en duurt het proces lang’, zegt onderzoeksleider Lili Chen, moleculair ingenieur aan de Tsinghua-universiteit in China.
Uitgebreid getest
RUSSE is gemaakt van een type zacht polymeer dat ook in sommige verfsoorten voorkomt. Kleine stukjes polymeer worden aan elkaar gekoppeld door minieme ketens van een harder soort polymeer. Deze ketens zijn niet meer dan enkele nanometers lang. Het onderzoeksteam testte de eigenschappen van het materiaal door het uit te rekken, door te snijden en er zelfs met een hamer op te slaan.
‘Ik probeer robots te ontwikkelen die ook echt een nieuwe stap maken’
Hoe werkt vliegen? Dat lijkt een simpele vraag, maar voor luchtvaarttechnicus en bioloog David Lentink is het een levenslange zoektocht.
Aantrekkingskracht
Het materiaal weerstond alle tests. Het kon wel 1400 procent uitgerekt worden zonder te breken. Ook kon het 1000 keer zijn eigen gewicht dragen zonder van vorm te veranderen. Wanneer de onderzoekers het materiaal in tweeën knipten en de uiteinden vervolgens weer tegen elkaar drukten, zat het in tien seconden weer aan elkaar vast.
De moleculen waaruit de polymeren bestaan hebben namelijk een positief en een negatief geladen uiteinde. Deze twee uiteinden trekken naar elkaar toe en verweven zich weer met elkaar. In die tien seconden verbonden meer en meer moleculen zich weer met elkaar, waardoor het materiaal langzaam zijn kracht terugkreeg. Nog geen vijf minuten later was het materiaal weer bijna helemaal terug in zijn originele staat.
In geval van nood
Het onderzoeksteam testte de werkzaamheid van RUSSE ook in zout water. Deze omstandigheden tastten de elasticiteit en de zelfherstellende functie van het materiaal bijna niet aan. Ook werd het plastic onder water in tweeën geknipt; binnen vijf minuten zat het materiaal weer op 80 procent van zijn oorspronkelijke hardheid. Deze resultaten waren hetzelfde toen het zelfherstellende plastic in zure en basische oplossingen werd ondergedompeld. Zelfs toen het materiaal een maand lang in zout water lag, bleef het zijn eigenschappen behouden.
Deze resultaten wijzen erop dat het materiaal in noodgevallen gebruikt zou kunnen worden voor onderwaterreparaties, zegt Chen. Ze geeft een voorbeeld van een duiker: wanneer de luchttankbuizen onverwachts breken en de gasstroom onderbroken wordt, kan de duiker binnen enkele seconden sterven. ‘Zelfherstellende materialen als RUSSE kunnen een cruciale rol spelen in zulke gevaarlijke en urgente situaties.’ Het plastic kan zelfs gebruikt worden als deklaag in onderwaterpijpleidingen om ze sneller en gemakkelijker te repareren, aldus Chen.
