Zinātnieki ir atklājuši polietilēnu, kas ir izturīgāks par tēraudu
Plastmasa ir lieliski piemērota sadzīves tehnikai, sīkrīkiem vai kā apdares materiāls, bet ne inženierkonstrukcijām, vai rūpniecisko iekārtu daļām. Tomēr izrādās, ka ir plastmasa, kas var apturēt pat lodes. Tā ir tik izturīga, ka no tās izgatavotie kabeļi spēj izturēt daudz lielāku slodzi nekā ierastie tērauda kabeļi. Kāpēc tad to joprojām nekur neizmanto? Oksfordas universitātes zinātnieki ir atraduši veidu, kā šo materiālu padarīt vēl izturīgāku un, kas ir vēl svarīgāk, izmantojamāku.
UHMWPE izturīga plastmasa
Izturīgā plastmasa ir ultraaugsts molekulmasu polietilēns (UHMWPE). Tas ir unikāls materiāls, ko raksturo ārkārtīgi garas molekulārās ķēdes, kas ir savijušās viena ar otru. Līdzīgi kā ļoti gari, savijušies spageti makaroni. Pateicoties šādai struktūrai, plastmasa ir ļoti izturīga un noturīga pret nodilumu.
Šī materiāla unikālās īpašības ļauj to izmantot bruņuvestu, virvju un medicīnisko implantu izgatavošanai. Turklāt UHMWPE ir piemērots izmantošanai visekstrēmākajos apstākļos. Tomēr tās viskozitātes dēļ šo plastmasu ir gandrīz neiespējami apstrādāt, izmantojot parastās metodes.
Jauna tehnoloģija īpaši augstas stiprības plastmasas ražošanai
Oksfordas komanda veica pētījumu, lai atrastu metodes, kā novērst UHMWPE trūkumus. Uzdevums bija padarīt materiālu vieglāk apstrādājamu, vienlaikus saglabājot tā izcilo izturību. Lai sasniegtu mērķi, viņi atrada veidu, kā regulēt sintēzes procesu, lai izvairītos no pārmērīgas molekulu savīšanās.
Tas ir līdzīgi kā uzmanīgi ievietot spageti verdošā ūdenī, lai izvairītos no salipšanas. Šī tehnoloģija ir daudzsološa, lai kontrolētu plastmasas molekulu savīšanos ražošanas procesā. Tomēr pētnieki atklāja, ka pastāv kritiska robeža – pēc noteikta punkta kvalitāti uzlabot vairs nav iespējams.
Tad pētnieki izmēģināja otru stratēģiju – izmantojot molekulāros modifikatorus, kas darbojas kā “ķīmiskās šķēres”. Pievienojot ķīmiskās vielas, piemēram, ūdeņradi, zinātnieki spēja samazināt materiāla molekulāro svaru līdz pat 96 procentiem, vienlaikus saglabājot tā stiprības īpašības. Īpaši panākumi tika gūti, ja UHMWPE tika sajaukts ar augsta blīvuma polietilēnu (HDPE).
Rezultātā zinātnieki spēja palielināt materiāla stiprību par 103 %. Vienlaicīga vairāku veidu katalizatoru izmantošana ļāva sasniegt vēlamo rezultātu. Darba autori par to ziņoja publikācijā Industrial Chemistry & Materials.
Jaunās plastmasas priekšrocības
Pētījums parādīja, ka jaunajai plastmasai, kas radīta uz UHMWPE bāzes, ir vairāki uzlabojumi. Papildus tam, ka bija iespējams vienkāršot tās ražošanas tehnoloģiju un sarežģītu formu veidošanu, plastmasa kļuva izturīgāka un nodilumizturīgāka. Tas ļāva paplašināt tās pielietojuma jomas.
Jaunais materiāls ļaus radīt vieglākas un izturīgākas bruņuvestes un citus aizsardzības elementus. Pateicoties UHMWPE biosaderībai, to jau izmanto protezēšanā, un uzlabojumi ļaus to izmantot vēl plašāk. Turklāt īpaši izturīgi un viegli materiāli ir svarīgi lidmašīnu un kosmosa kuģu detaļu ražošanā.
UHMWWPE paaugstinātā izturība padara to ideāli piemērotu izmantošanai ekstrēmās vidēs, piemēram, dziļjūras resursu ieguvē. Tomēr jāņem vērā, ka pētījums tika veikts laboratorijas apstākļos. Jaunās plastmasas ieviešana rūpniecībā prasīs papildu pūles.
Turklāt, pirms to varēs izmantot, būs vajadzīgi papildu pētījumi. Ir jāapstiprina jauno materiālu stabilitāte ilgstošas lietošanas laikā. Tā kā tas ir pavisam jauns, par tā ilgstošo izturību vēl nekas nav zināms. Taču jau tagad varam teikt, ka jaunā UHMWPE izveides metode paver īpaši izturīgu plastmasu ēru, kas varētu mainīt daudzas nozares.
