Пластмаса, която поема удар чрез „слаби“ връзки

Нощ на учените 2026 · онлайн

Дигитални ресурси

Всички ресурси
Броеве за четене онлайнСпецброеве за изкуствения интелект и за атома, брой 200 на „Българска наука“ и вестник „Homo Sciens“.Разгледай броевете 17 нови филма за български учениОт Стамен Григоров и бактерията на киселото мляко до генетика Дончо Костов.Гледай видеата 30 години „Мария Склодовска-Кюри“ на една картаВсички проекти по програмата от 1996 до 2026 г. – и кой с кого работи.Отвори картата Архив от минали НощиФилми, лекции и броеве от Нощите на учените 2019–2023.Към архива

 

Понякога най-добрият начин един материал да стане по-здрав е в него умишлено да се добави нещо „слабо“. Това звучи парадоксално, но ново изследване на химици от Масачузетския технологичен институт показва именно такъв подход: в обикновени полимери могат да се вградят специални слаби химични връзки, които се късат контролирано при удар и така помагат на материала да погълне повече енергия, вместо да се разруши внезапно.

Работата на екипа е насочена към добре познати материали като полистирен и стирен-бутадиен-стиренов каучук. Полистиренът е широко използвана пластмаса в най-различни твърди опаковки, чаши, пяни от типа стиропор и други. Той обаче е труден за рециклиране и често не се събира ефективно за повторна употреба. Така че ако подобни материали могат да издържат по-дълго и да се повреждат по-трудно, това би имало значение не само за продуктите, но и за отпадъците.

Ключът в изследването са т.нар. механофори — молекулярни елементи, които реагират на механично натоварване. Вместо всички връзки в материала да бъдат максимално здрави, учените добавят по-слаби напречни връзки, разпределени в полимерната мрежа. Когато материалът бъде ударен, тези връзки се късат първи и поемат част от енергията. Така се отваря път за контролирано разсейване на удара, без да се разрушава цялата структура.

За да измерят ефекта, изследователите използват метод на изпитване на удар с лазерно индуцирани микроснаряди. При него микроскопични силициеви частици — с диаметър около 10 микрона — се изстрелват към тънък филм от материала със скорост около 750 метра в секунда. Като измерват скоростта на частицата преди и след преминаването през филма, учените могат да изчислят колко енергия е погълнал материалът.

Резултатът е ясен: полистиренът с механофорни напречни връзки поглъща значително повече енергия при удар от обикновения полистирен и от конвенционално омрежени варианти. Експериментите и симулациите показват, че в зоната на удара температурата и напрежението създават локална „мобилна“ област. Там слабите връзки се късат избирателно, а това позволява на материала да разсее енергията по-ефективно, като останалата част от структурата остава сравнително стабилна.

Важно е, че подходът не е демонстриран само при един материал. Екипът показва подобен ефект и при стирен-бутадиен-стиренов каучук — материал, използван в подметки, асфалтови и покривни продукти. Следваща цел е да се провери дали същата идея може да работи и при други каучуци, включително такива, използвани в автомобилни гуми.

Това е особено интересно, защото износването на гуми е важен източник на микропластмаси в околната среда. Ако бъдещи материали издържат повече на удар и износване, това може да означава по-дълъг живот на продуктите и по-малко отделени частици. Засега обаче не става дума за готова индустриална технология, а за лабораторно доказан принцип, който трябва да бъде тестван в реални условия, при по-дебели материали, различни температури и дългосрочно натоварване.

Изследването показва нещо по-общо: устойчивостта на материалите не зависи само от това да направим всички връзки възможно най-здрави. Понякога по-интелигентният дизайн е да се предвиди къде и как материалът ще „жертва“ част от вътрешната си структура, за да запази цялото.

 

Източници

Живейте по-добре с наука!

  • Развийте критично мислене и изградете защита срещу дезинформация.

  • Придобийте ключови умения за по-добър живот с нашите курсове във формат текст, видео и аудио.

  • Открийте новостите и иновациите в медицината.

  • Само 3 минути дневно са достатъчни, за да трансформирате живота си!

  • Всеки месец ви очаква нов брой с увлекателни статии по биология, космос, технологии, история, медицина и много други.

Изживейте науката навсякъде и по всяко време, като я четете на най-удобното за вас устройство.

 
Годишен абонамент
ВИЖ ПОВЕЧЕ
  • Безкрайно знание - списание, видеа, аудио, книги и т.н.
  • Достъп от всякъде
  • Социална мрежа за знание с хора като вас.

Създадохме платформа, която предлага курсове и ръководства, насочени към решаването на житейски предизвикателства чрез научно обосновани методи. Тя не само подпомага личностното развитие, но и предоставя ценни знания за водене на по-здравословен, успешен и пълноценен живот. Благодарение на научния подход, потребителите ще имат възможност да подобрят своето благосъстояние и да постигнат по-високо качество на живот.

БГ Наука
Powered by  GDPR Cookie Compliance (opens in a new tab)
Правила на поверителност

Използваме „бисквитки“, за да персонализираме съдържанието и рекламите, да предоставяме функции на социални медии и да анализираме трафика си. Също така споделяме информация за начина, по който използвате сайта ни, с партньорските си социални медии, рекламните си партньори и партньори за анализ.

Можете да коригирате всички настройки на „бисквитките“, като отворите разделите вляво.