בקרוב: פלטפורמות צבאיות שמתקנות את עצמן

This post is also available in: English (אנגלית)

באמצעות התאמה של הכימיה של פולימר בודד, הצליחו חוקרים מאוניברסיטת Texas A&M ומעבדת המחקר של פיקוד פיתוח יכולות הקרב בצבא ארה"ב  לפתח משפחה של חומרים סינתטיים שניתן להדפיס אותם באופן תלת מימדי, הם מתקנים את עצמם, ניתנים למחזור וכן יכולים להיצמד אחד לשני באוויר או מתחת למים.

ניתן לחדד את התכונות האלה כדי להשיג רכות של גומי או קשיות של פלסטיק. לכן ניתן להשתמש בהם לא רק לצורך יצור פרותזות משופרות ורובוטיקה רכה אלא גם ליישומים צבאיים כמו פלטפורמות מהירות של כלי טיס וכנפי מטוס או להבי מסוק שמתקנים את עצמם. 

פולימרים סינתטיים עשויים מרצועות ארוכות של מוטיבים מולקולריים שחוזרים על עצמם, כמו חרוזים בשרשרת. בפולימרים אלסטומטריים, שרשראות ארוכות אלה מחוברות בינן לבין עצמן (crosslinked), דבר שמעניק לחומרים איכות של גומי. אבל חיבורים אלה בין השרשראות יכולים לשמש גם כדי להפוך את החומרים לנוקשים יותר באמצעות הגדלת מספר החיבורים.

החוקרים התמקדו במולקולות שמעורבות בחיבורים. ראשית, הם בחרו פולימר אב (פרפולימר) ואז שילבו בצורה כימית שרשראות פרפולימר אלה עם שני סוגים של מולקולות קטנות שיוצרות חיבורים –  פוראן ו-maleimide. באמצעות הגדלת מספר המולקולות האלה בפרפולימר הם גילו שניתן ליצור חומרים נוקשים יותר. בדרך זו, החומר הקשה ביותר שהם הצליחו ליצור היה חזק פי 1000 מהחומר הרך ביותר.

הטמפרטורות בהן מחברים אלה מתפרקים משרשראות הפרפולימר דומים עבור דרגות הקשיות השונות. תכונה זו היא שימושית לצורך הדפסת החומרים במדפסת תלת מימד. החומרים האלה, הקשים והרכים, ניתנים להמסה באותה טמפרטורה ואז לשמש כדיו הדפסה.

כשהחלק התלת מימדי מתקרר ומגיע לטמפרטורת החדר, השכבות השונות מתחברות וחוסכות את הצורך בתיקון או בכל עיבוד כימי נוסף. כתוצאה מכך, חלקים שמודפסים בתלת מימד ניתנים להמסה בקלות באמצעות חום גבוה ולאחר מכן למחזור כדיו להדפסה.

לפי phys.org, החומרים ניתנים לתכנות מחדש, כלומר לאחר שעוצבו לצורה אחת ניתן לגרום להם לשנות לצורה אחרת רק בעזרת חום.

בעתיד, החוקרים מתכוונים להגדיל את הפונקציונליות של החומרים החדשים על ידי העצמת התכונות שתוארו.

תוצאות המחקר פורסמו בכתב העת Advanced Functional Materials.