Eindhovense vinding opent weg naar zelfherstellende materialen
Geplaatst: 07 april, 2009
Onderzoekers van het Instituut voor Complexe Moleculaire Systemen
(ICMS) van de TU/e hebben een manier gevonden om chemische reacties te
starten door kracht uit te oefenen. De vinding kan volgens hen leiden
tot de ontwikkeling van zelfherstellende materialen.
Boven is te zien hoe de vloeistofstroom via de polymeerstaart aan het
ingekapselde metaalion trekt. Onder hoe het vrijgekomen ion als
katalysator fungeert bij het bouwen van een polymeerketen.
Scheikundigen weten hoe je chemische reacties op gang brengt door een
hulpstof -een katalysator- toe te voegen en deze te activeren door de
temperatuur te verhogen, maar niet eerder slaagden onderzoekers erin
een katalysator actief te maken met mechanische krachten. De doorbraak
werd 6 april gepubliceerd op de site van het nieuwe tijdschrift Nature
Chemistry.
Het TU/e-team, bestaande uit dr. Alessio Piermattei, dr. Karthik
Sivasubramanian en prof.dr. Rint Sijbesma, pakten een katalysator (een
metaalion) in met behulp van twee moleculaire kapjes, waaraan ze een
lange polymeerstaart bevestigden (zie illustratie). Het geheel losten
ze op in een vloeistof. Hierin creëerden de onderzoekers met
ultrageluid een sterke stroming die hard genoeg aan de polymeerketens
trok om de moleculaire kapjes van het metaalion af te trekken,
waardoor deze zijn werk als katalysator kon uitvoeren.
Vergelijkbare constructies zou je in allerlei materialen kunnen
inbouwen, denkt Sijbesma. Bij het ontstaan van een breuk zou dan ook
automatisch een katalysator worden vrijgemaakt die bijvoorbeeld via
een polymerisatiereactie -waarbij uit aanwezige bouwstenen lange
ketens ontstaan- het materiaal kan herstellen.
Sijbesma: Voor mij als chemicus is het geweldig om te zien dat we
katalytische activiteit, een van de basisconcepten van de scheikunde,
nu met mechanische krachten kunnen beheersen. Behalve voor
zelfherstellende materialen, zou je dit ook kunnen toepassen in
lab-on-a-chip systemen of spuitgietprocessen in de industrie.
Technische Universiteit Eindhoven