Группа исследователей из Токийского университета, возглавляемая профессором Такузо Айда (Takuzo Aida), создала опытные образцы того, что можно назвать первым в мире “самовосстанавливающимся стеклом”. Это “стекло”, будучи сломанным, снова соединенным и помещенным под давление на несколько часов при комнатной температуре, полностью восстанавливает свою структуру, обретая изначальную механическую прочность.
Основой самовосстанавливающегося стекла является полиэфир тиомочевины, твердый прозрачный полимерный материал, имеющий гладкую поверхность. Этот материал используется в промышленности как сырье для изготовления других полимерных материалов. Его еще называют термином “молекулярный крахмал” и он обладает свойствами удерживать на своей поверхности органические молекулы биологического происхождения, что и было использовано в данном случае.
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 высокую 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.