Kendini iyileştiren malzemeler aslında bilim dünyasında yeni değil. Daha önce kendini onarabilen farklı materyaller üzerinde başarılı çalışmalar yayınlandığı biliniyor fakat kauçuk gibi sert ve kuru bir materyalde bunu gerçekleştirmek çok zorlu bir mühendislik çalışması olduğu için oldukça önemli.  SEAS araştırmacıları kendi kendine iyileşebilen hidrojelleri geliştirdiler ve araştırmalarının temeli geri dönüşebilen bağları içeren suya dayanıyor.

Kauçuk genellikle kalıcı, kovalent bağlarla bağlı polimerlerden yapılmıştır. Bu bağlar inanılmaz derecede güçlü olsa da, kırıldıklarında hiçbir zaman yeniden bağlanmazlar.

Kauçuğun moleküler olarak birbirine bağlanma şeklini değiştirerek kendini onarabilme kabiliyeti eklemek, SEAS’dan Li-Heng Cai, Çin’in Sichuan Üniversitesi’nden konuk profesör olan Jinrong Wu, yazar David A. Weitz, Mallinckrodt’den Uygulamalı Fizik profesörü Prof. Dr. Cai’nin ortak çalışması sonucu geliştirilmiş.

Kovalent ve geri dönüşümlü bağları, kendi kendine iyileşebilen bir kauçuk oluşturmak için karıştırma konsepti teorik olarak Cai tarafından önerildi ancak kovalent ve geri dönüşümlü bağlar karıştırmaktan hoşlanmadığı için asla deneysel olarak gösterilmedi. Cai, “Bu iki bağ türü yağ ve su gibi karışmaz” dedi.

Böylece araştırmacılar, bu iki bağ türünü birbirine bağlamak için bir moleküler halat geliştirdiler. Rasgele dallı polimerler olarak adlandırılan bu halat, önceden karıştırılamaz iki bağın moleküler ölçekte homojen bir şekilde karıştırılmasını sağlar. Bunu yaparken, şeffaf, sağlam, kendini iyileştirici bir kauçuk oluşturmayı başardılar.

Temel olarak kauçuk içerisinde bulunan bağları tersine çeviren ve birbirine karışmayan iki farklı bağı, bir başka zincirle birbirine bağlayan araştırmacılar, olağan dışı bir baskı durumunda kırılma yaşayan bağları, bu baskının kalkmasıyla beraber zincirdeki diğer bağ aracılığıyla onarıyorlar. Böylece herhangi bir kopma veya yırtılma kalıcı olarak gerçekleşmemiş oluyor.

Harvard’ın teknoloji geliştirme ofisi, teknoloji için bir patent başvurusu yapmış ve aktif olarak ticarileştirme fırsatları arıyor.

Kendini iyileştirme kabiliyeti çok çeşitli kauçuk ürünleri için caziptir. Wu, “Bu malzemeyi kauçuk lastik oluşturmak için bileşenlerden biri olarak kullanabileceğimizi düşünün” dedi. “Lastiğin patladığı durumunda, bu lastiğin hemen değiştirilmesi gerekmez.

Weitz. “Malzeme bilimi için, bu hibrit kauçuğun neden gerildiğinde delikler sergilediği tamamen anlaşılmamıştır. Mühendislik için, optik şeffaflık, tokluk ve kendi kendini iyileştirme yeteneğiyle olağanüstü kombinasyonundan yararlanan hibrid lastiklerin uygulamaları araştırılmaya devam edecektir. Üstelik homojen bir hibrit elastomeroluşturmak için moleküler tasarımı kovalent ve geri dönüşümlü bağları karıştırarak kullanma konsepti oldukça genel ve uygulanabilir sert, kendini iyileştirici polimerlerin geliştirilmesine imkân vermelidir. ”

Araştırma, Ulusal Bilim Vakfı, Harvard Malzeme Araştırma Bilim ve Mühendislik Merkezi (MRSEC) ve Ulusal Sağlık / Ulusal Kalp, Akciğer ve Kan Enstitüsü tarafından desteklendi.