GESCHEURD PLASTIC REPAREERT ZICHZELF NA TEMPERATUURSHOCK

Chemici van de universiteit van Californië in Los Angeles hebben een nieuw soort `zelfhelend' plastic ontwikkeld. Scheuren in dit plastic kunnen zo goed als onzichtbaar worden gerepareerd door het te verhitten (Science, 1 maart).

Verhitting is al eerder toegepast om sommige plastics zacht of zelfs vloeibaar te krijgen, waarna ze zich bij afkoeling vanzelf repareren. Maar daarbij wordt alleen het contact tussen de lange polymeermoleculen hersteld. Bovendien worden ze niet chemisch met elkaar verbonden. En het zijn juist deze onderlinge verbindingen waaraan veel plastics hun sterkte ontlenen. In een epoxyhars bijvoorbeeld zijn de moleculen met elkaar verknoopt tot een ingewikkeld netwerk. Als daarin echter een breuk ontstaat, is dat bijna altijd definitief. Toch wisten Amerikaanse onderzoekers vorig jaar zelfs een epoxyhars enig zelfherstellend vermogen te verschaffen. Daartoe sloten zij kleine bolletjes met een soort reparatievloeistof op in de hars. Zodra die door een scheur werden opengereten, reageerde de inhoud daarvan met de hars, en vormde een stevige las. Nadeel van deze methode is dat het materiaal door het gebruik van de vrij reactieve chemicaliën op de lange duur niet stabiel is.

Fred Wudl en zijn collega's gingen uit van moleculen die een plastic vormen via een omkeerbare chemische reactie.: bij temperaturen van rond de 80 graden Celsius ontstaat een netwerk dat bij verdere verhitting weer uiteenvalt. Daarbij komen de moleculen dus weer in hun oorspronkelijke vorm beschikbaar, klaar om opnieuw met elkaar te reageren. Om een breuk te herstellen is het dus zaak de losse stukken zo nauwkeurig mogelijk tegen elkaar te drukken, het geheel enige tijd op een temperatuur van 150 graden Celsius te houden en vervolgens langzaam af te koelen. Tijdens dit afkoelen herstelt het netwerk zich en wordt de breuk naadloos gerepareerd, iets wat overigens wel een paar uur kan duren. Maar dan heeft het materiaal ook zijn vroegere sterkte en overige mechanische eigenschappen terug. Ook na talloze reparaties blijven die eigenschappen behouden, net als het zelfherstellend vermogen.

Het plastic dat Wudl en zijn collega's ontwikkelde is doorzichtig en heeft vergelijkbare eigenschappen als andere, commercieel verkrijgbare plastics, zoals polyesters en epoxyharsen die veel worden toegepast in verpakkingsmateriaal, schuim en tape.