В химической лаборатории МИЦ «Композиты России» МГТУ им. Н.Э. Баумана созданы полиуретаны, способные к самовосстановлению (самозалечиванию) повреждений.

Стимул-чувствительные или «умные» полимеры - так называют ученые данный класс материалов. Полимерные композиции способны изменять свои свойства под влиянием стимула – внешнего воздействия. В данном случае полиуретан (ПУ) самозалечивается при двухступенчатом нагреве: до 120 °C, а затем до 60 °C. Примечательно, что в отличие от материалов с аналогичными свойствами, восстанавливающих свою структуру за счет внедренный в них примесей (частиц катализатора и микрокапсул/микроволокон с мономером), у полимеров из «бауманки» процесс "регенерации" может быть повторен несколько раз, без принципиальной потери механических свойств.

Еще одна полезная особенность самовосстанавливающихся ПУ-композиций  –  для их получения используются материалы из биовозобновляемых источников. Например, фурфурол –  продукт переработки сельскохозяйственных отходов. К тому же, новый полимер позволяет решить проблему утилизации. Изделия из традиционных полимерных материалов, после выработки ресурса, обычно, либо сжигают, либо перерабатывают с помощью химического процесса – гликолиза, либо перемалывают и используют в качестве наполнителя при производстве, к примеру, дорожных покрытий. Новый материал позволяет отказаться от полной утилизации отработавших изделий  – новый полимер можно использовать вторично. 

В ходе механических испытаний полимер растворяли, подвергали нагреву и отверждали повторно. Рецикл материала успешно повторяли, по меньшей мере, 5 раз, при этом механические свойства материала изменялись незначительно. 

Микроповреждения, микротрещины существенно сокращают срок службы материала и критическим образом влияют на его свойства. Ученые уверены, новый полимер будет широко использоваться в готовых коммерческих продуктах.

Потенциально самозалечивающиеся полеуретаны можно применять, например, в качестве износостойкого лакокрасочного покрытия для автомобилей или для изготовления «не убиваемых» подошв на обуви. Материал актуален для изготовления покрытий/подложек, которые поглощают вибрации от оборудования. Этот полимер может быть также востребован в строительной промышленности, изделиях медицинского назначения и прочих продуктах и инструментах. 

Микроснимки повреждённой области (1) и той же области после залечивания (2)

Справка. 

Конкурсы по созданию инжиниринговых центров по приоритетным направлениям развития промышленности РФ проводятся Минпромторгом и Минобрнауки с 2013 года. По состоянию на ноябрь 2020 года в России работают 72 инжиниринговых центра при вузах. Средства федерального бюджета вузам и научным организациям выделяются в рамках федерального проекта «Развитие передовой инфраструктуры для проведения исследований и разработок в Российской Федерации» нацпроекта «Наука». Мера господдержки рассчитана на вузы и научные организации, обладающие потенциалом для оказания инженерно-консультационных услуг, и поможет сформировать высокоэффективную систему подготовки квалифицированных кадров в области инжиниринга, а также коммерциализацию и вывод на рынок результатов исследований и разработок. Программа развития инжинирингового центра должна предусматривать не менее 30% софинансирования из средств организаций реального сектора экономики.