Een nieuw soort plastic groeit weer dicht nadat het breekt. Daar zorgen twee vloeibare chemicaliën voor die op elkaar reageren in een proces dat lijkt op bloedstolling.

selfhealing plastic
In zes fasen dichten de rood- en blauw gekleurde vloeistoffen het gat in het plastic.
Bron: Nathan Bajandas/Beckman Institute/University of Illinois

Een combinatie van twee chemische vloeistoffen stelt plastic in staat om dicht te ‘groeien’ als het kapot gaat. De sleutel tot die mogelijkheid zijn twee vloeibare chemicaliën die op elkaar reageren. Als ze samenkomen, vormen de moleculen een structuur op een manier die vergelijkbaar is met hoe bloedplaatjes en eiwitten een korst op een wond vormen. Na een paar minuten veranderen de chemicaliën in een dikke gel die de beschadiging vult. Enkele uren later zorgen andere ingrediënten in de chemicaliën ervoor dat de gel hard wordt. Dat schrijven wetenschappers van de universiteit van Illenois vrijdag in het vakblad Science.

Creëren we zelf de ruimtetijd? Een nieuw perspectief op het weefsel van de werkelijkheid
LEES OOK
Creëren we zelf de ruimtetijd? Een nieuw perspectief op het weefsel van de werkelijkheid

Tot nu toe waren de ontwikkelmogelijkheden voor materialen die zichzelf helen op dezelfde manier als dat in de natuur gebeurt, beperkt. In 2001 slaagde Scott White en zijn collega’s van de universiteit van Illenois erin om een zelfhelend plastic te ontwikkelen, maar het kon alleen microscopisch kleine scheurtjes dichten.

Nu ontwikkelde hetzelfde team een plastic met een kunstmatig vaatstelsel dat scheuren kan repareren die met het blote oog zichtbaar zijn.

Helende vaten

De onderzoekers testten het concept door de chemicaliën in het vaatsysteem van het plastic te brengen en daar vervolgens een gat in te maken van vier millimeter. De chemicaliën bleken het gat binnen twintig minuten te dichten. Drie uur later was het materiaal compleet uitgehard en het was zelfssterker dan het originele plastic.

Het lukte de onderzoekers nu nog niet om gaten van acht millimeter te vullen. De zwaartekracht zorgt er dan voor dat de gel verzakt voordat het goed kan uitharden. De onderzoekers verwachten dat ze met schuim in plaats van vloeistof, wel grotere gaten kunnen repareren.

White en zijn team willen uiteindelijk plastics ontwikkelen waar de kanaaltjes elkaar overal kruisen, zodat de vloeistoffen altijd bij elkaar komen bij een beschadiging. Een kunstmatig vaatstelsel maakt het materiaal dan wel iets zwakker, maar dat is volgens de onderzoekers geen probleem. ‘Dat is de prijs die je betaalt om schade te verhelpen’, zegt Jeff Moore, die ook bij het onderzoek betrokken was. ‘In de natuur werkt het ook, kijk maar naar botten en bomen, die hebben ook een vaatstelsel.’

De onderzoekers willen de technologie toepassen op plekken die moeilijk bereikbaar zijn. Een zelfreparerend materiaal zou bijvoorbeeld goed van pas kunnen komen bij ruimtevoertuigen die geraakt zijn door ruimtepuin, of op boorapperatuur op de bodem van diepe putten.

Lees verder: