प्लास्टिक जो अपने आप को दुरुस्त कर सकता है

ग्रेफीन जैसी अत्याधुनिक सामग्री- कार्बन की एक पतली शीट, जो कि केवल एक परमाणु मोटी होती है - प्रत्येक दिन उत्पादन करने के लिए हल्का, मजबूत और आसान हो रही है, जो उद्योगों को पानी के विलवणीकरण से सौर कोशिकाओं और रोग का पता लगाने में नई क्षमता प्रदान करती है।

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लेकिन हमारे मानव निर्मित सामग्रियों में अभी भी एक वांछित गुणवत्ता की कमी है जो पौधों और मानव त्वचा की जड़ों में स्वाभाविक रूप से होती है: खुद को ठीक करने की क्षमता।

Urbana-Champaign में इलिनोइस विश्वविद्यालय में स्कॉट व्हाइट के नेतृत्व में एक टीम ने प्लास्टिक में एक कृत्रिम संवहनी प्रणाली को जोड़कर इसे बदलने के लिए निर्धारित किया है। यह विचार है कि भौतिक रूप से प्रतिक्रियाशील तरल पदार्थों के साथ सामग्री के छद्म नसों को भरना है ताकि जब प्लास्टिक को चीर दिया जाए, तो पदार्थ गठबंधन कर सकते हैं और रक्त को थक्के की तरह जम सकते हैं, जिससे वस्तु को और अधिक नुकसान से बचाया जा सकता है।

एक प्रदर्शन वीडियो में, टीम एक 4-मिलीमीटर ड्रिल के साथ सामग्री को पंचर करने से पहले ऑब्जेक्ट में अलग-अलग चैनलों के माध्यम से दो तरल पदार्थ पंप करते हुए, एक प्लास्टिक ब्लॉक पर तकनीक का परीक्षण करती है। ड्रिल घाव ने दरारें बनाईं जो तरल चैनलों को जारी करती हैं, लेकिन संवहनी प्रणाली के लिए धन्यवाद, तरल पदार्थ छेद और दरार में बदल जाते हैं, 20 मिनट में एक मोटी जेल बनाते हैं जिसने क्षति को फैलने से रोक दिया। टीम के अनुसार, मूल सामग्री की तरह लगभग 60 प्रतिशत तक मजबूत होने के कारण, जेल तीन घंटे के भीतर जम गया।

शोधकर्ताओं ने सैन्य उपकरणों से लेकर निर्माण सामग्री तक सभी चीजों की सुरक्षा के लिए प्रौद्योगिकी का उपयोग करने की कल्पना की।

रासायनिक मिश्रण और ठोस प्रक्रिया किसी ऐसे व्यक्ति से परिचित हो सकती है जिसने कभी हार्डवेयर स्टोर से खरीदी गई एपॉक्सी राल का इस्तेमाल किया हो। लेकिन शोध के सह-लेखक ब्रेट क्रुल कहते हैं कि टीम एपॉक्सी से दूर चली गई है, इसका मुख्य कारण उनके धीमी गति के समय हैं।

हालांकि, यह एपॉक्सीज के समान एक प्रभाव पैदा करता है, नया प्लास्टिक मरम्मत को तेजी से नुकसान में मदद करता है, क्रुल कहते हैं।

मूलभूत अंतर:

"हम अपने सिस्टम को दो अलग-अलग संक्रमणों से गुजरने के लिए डिज़ाइन करते हैं, " जबकि एपॉक्सी राल अलग तरीके से काम करता है, क्रुल कहते हैं। "दो रासायनिक प्रतिक्रियाएं मिश्रण होते ही शुरू हो जाती हैं, लेकिन वे बहुत अलग-अलग समयों पर होती हैं।"

क्रुल कहते हैं कि पहली प्रतिक्रिया 30 सेकंड के भीतर एक नरम जेल में मिश्रण को बदल देती है। यह क्षतिग्रस्त क्षेत्र के अंदर रसायनों को बनाए रखता है जबकि अभी भी छेद या दरार में अधिक तरल पदार्थ के वितरण की अनुमति देता है जब तक कि इसे भर नहीं दिया गया हो। दूसरी प्रतिक्रिया, जो रसायनों को एक ठोस में बदल देती है, बाद में होती है, एक ऐसी दर पर जिसे रसायनों की संरचना और सांद्रता को बदलकर नियंत्रित किया जा सकता है।

"हमारी रसायन विज्ञान एक प्राकृतिक प्रणाली की जटिलता का दृष्टिकोण नहीं करता है, " क्रूल कहते हैं, "लेकिन हमने एक प्रणाली को नुकसान के लिए समय-निर्भर प्रतिक्रिया के साथ डिज़ाइन किया है।"

व्हाइट और उनकी टीम ने एपॉक्सी और एम्बेडेड माइक्रोसेफ्रा का उपयोग करके अतीत में एक अलग तरीके से सूक्ष्म दरारें ठीक करने की क्षमता का प्रदर्शन किया है। लेकिन नया संवहनी दृष्टिकोण बहुत बड़े पैमाने पर मरम्मत की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, एक पानी के नीचे ड्रिल के पक्ष में एक गश को ठीक करने के लिए तकनीक का उपयोग किया जा सकता है, या एक अंतरिक्ष यान पर एक पॉकमार्क जो उल्का से टकराता है।

शोधकर्ताओं को अभी भी चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा है क्योंकि वे स्वयं-श्रवण सामग्रियों को विकसित करना जारी रखते हैं, जिसमें सामग्री (इस मामले में प्लास्टिक) में संवहनी नेटवर्क की प्रभावशीलता को कैसे बढ़ाया जाए, इसकी ताकत या प्रदर्शन को कम किए बिना। टीम समय के साथ सामग्री को कई "घावों" से ठीक करने की क्षमता भी देना चाहती है।

नुकसान के बड़े क्षेत्रों को संभालने के लिए रसायनों को भी समायोजित करने की संभावना होगी। न्यू साइंटिस्ट के अनुसार, उस सामग्री में छेद जो 8 मिमी से बड़े थे, रसायनों को शिथिल करने का कारण बने। टीम का मानना ​​है कि तरल पदार्थ के बजाय चैनलों में फोम का उपयोग करने से सामग्री बड़े क्षेत्रों को ठीक करने की अनुमति देगा, हालांकि शोधकर्ताओं ने अभी तक उस विकल्प का परीक्षण किया है।

Krull का कहना है कि वे सामग्री को विभिन्न वातावरणों में प्रभावी बनाने के लिए देखेंगे, जैसे कि अत्यधिक तापमान, पानी के नीचे या अंतरिक्ष में। (अब तक, परीक्षण मुख्य रूप से प्रयोगशाला में किया गया है)।

हालांकि प्रौद्योगिकी एक दिन उपभोक्ता उत्पादों के लिए अपना रास्ता बना सकती है, इन सेल्फ-हीलिंग सामग्री की अपेक्षा अपने iPhone या अपनी कार के बम्पर को जादुई रूप से ठीक करने की न करें। प्रौद्योगिकी अभी भी विकास के प्रारंभिक चरण में है, क्रुल कहते हैं। और क्योंकि अनुसंधान अमेरिकी वायु सेना द्वारा वित्त पोषित है, इसका उपयोग लड़ाकू जेट, टैंक, या अंतरिक्ष यान पर सबसे पहले किया जा सकता है, साथ ही उन उपकरणों के साथ, जिनकी मरम्मत मुश्किल है, जैसे कि पानी के नीचे की ड्रिलिंग उपकरण।

लेकिन यह सिर्फ शुरुआत है कि सामग्री क्या करने में सक्षम हो सकती है, क्रुल कहते हैं।

"वर्तमान संस्करण एक निशान की तरह अधिक है क्योंकि चंगा सामग्री मूल के रूप में काफी अच्छी नहीं है, " क्रूल कहते हैं। "हमारा लंबी दूरी का लक्ष्य वास्तव में पुनर्योजी बहुलक विकसित करना है जहां एक क्षति घटना द्वारा खोई गई सामग्री को उसी रचना की सामग्री से बदला जा सकता है।"