Исследовательская группа Токийского университета под руководством профессора Такузо Аиды разработала экспериментальные образцы, которые можно охарактеризовать как первые в мире самовосстанавливающиеся стекла. Данный материал, при условии его разрушения, последующего соединения фрагментов и выдержки под давлением при комнатной температуре в течение нескольких часов, полностью восстанавливает свою первоначальную структуру и механическую прочность. Основой для создания этого поразительного самовосстанавливающегося стекла послужил полиэфир тиомочевины — твёрдый, прозрачный полимерный субстрат с гладкой поверхностью, который находит применение в промышленности в качестве исходного сырья для производства иных полимерных композитов. Упомянутый материал также известен как «молекулярный крахмал» и обладает способностью удерживать на своей поверхности органические молекулы биологического происхождения, что и стало ключевым фактором в данном эксперименте.
Во время работы японские исследователи синтезировали и испытали несколько полимерных материалов, структура которых во многом подобна полиэфира тиомочевины. Эти материалы прошли через ряд тестов, в которых оценивалась их механическая прочность и эффективность работы функции “самовосстановления”. И в ходе этих экспериментов ученые установили, что для создания самовосстанавливающегося стекла необходимо соблюдение четырех главных условий.
Во-первых, материал должен иметь высок ую локальную подвижность относительно коротких полимерных цепочек. Во-вторых, для обретения высокой механической прочности при условии коротких полимерных цепочек, эти цепочки должны соединяться высокоплотными “мостами” водородных связей.
При этом, наличие большого количества водородных связей не должно приводить к кристаллизации материала. И, в-четвертых, структура материала должна способствовать установлению водородных связей.
Все эти условия в максимальной мере выполняются при использовании полиэфира тиомочевины в качестве основного материала. И в будущем может быть разработан целый ряд новых самовосстанавливающихся материалов для разных областей применения, в основе работы которых лежит полиэфир тиомочевины.
