Исследователи из Японии разработали гель, поперечно сшитый ковалентными связями, способный восстанавливать повреждение в результате простого введения в соприкосновение двух поврежденных поверхностей.

Способность к самовосстановлению материала сохраняется даже в том случае, если поврежденные поверхности не контактировали друг с другом в течение пяти дней.

Способность наших организмов к самовосстановлению и самозалечиванию небольших ран уже давно побуждает исследователей к разработке материалов, способных самостоятельно восстанавливаться после механического повреждения. Такие материалы оказались бы бесспорно полезными для создания медицинских устройств.

Разработанные к настоящему времени самовосстанавливающиеся материалы работают на основании двух главных принципов – быстрое самопроизвольное самовосстановление повреждений может происходить за счет супрамолекулярных взаимодействий, однако такие системы весьма чувствительны к воде;

самовосстановлению материала за счет образования ковалентных связей, как правило, вода, а также ряд функциональных групп не являются помехой, однако для образования прочных ковалентных связей зачастую необходима активация с помощью нагрева или УФ-облучения.

Рис. 1. Свободные радикалы, содержащиеся
в геле, позволяют материалу восстанавливаться
самостоятельно, без дополнительной «подпитки»
энергией. (Рисунок из Angew. Chem., Int. Ed., 2011,
DOI: 10.1002/anie.201104069).

Исследователи из группы Хидеюки Оцуки (Hideyuki Otsuka), работающего в Университете Киюсу разработали новый подход к созданию самовосстанавливающихся материалов, использовав в качестве средства для сшивки диарилдибензофуранон [diarylbibenzofuranone (DABBF)], способный расщепляться с образованием свободных радикалов.

По словам исследователя из Японии он и его коллеги разработали автономную самовосстанавливающуюся систему, для работы которой не требуется никакой дополнительной стимуляции.

Еще одной уловкой является то, что диссоциация и ассоциация диарилдибензофуранона равновесна – происходит быстрое образование свободных радикалов и их рекомбинация, а значит – если ввести в контакт фрагменты поврежденного материала ввести в контакт друг с другом, материал может начать восстанавливать повреждения. Результаты исследования показали, что через 24 часа после начала контакта двух фрагментов при обычных условиях прочность геля восстанавливается до исходного значения.

Стефан Крег (Stephen Craig), специалист по самовосстанавливающимся материалам из Университета Дьюка (США) отмечает, что

использованная японскими коллегами химия свободных радикалов, может найти практическое применение, однако, чтобы понять настоящие возможности нового самовосстанавливающегося материала необходимо представлять, где планируется использовать новый самовосстанавливающийся материал.