Китайські хіміки отримали самозаглядний полімер: якщо розрізати зразок з такого матеріалу навпіл, а потім покласти дві частини впритул один до одного, через 10 хвилин він буде знову цілим. Відновлення може відбуватися в жорстких умовах: у лужі або кислоті, а також при низькій температурі. При цьому ніяка енергія ззовні - тепло, світло, тиск - не потрібен. Все це можливо завдяки спільній дії трьох різних лінкерів - сполучних груп, які склеюють між собою ланцюги полімеру. Результати дослідження опубліковані в.
Тканини живих організмів (шкіра, м'язи) здатні самозаглядатися, тобто відновлюють свою структуру після пошкоджень. Зараз вчені працюють над відтворенням подібного ефекту в штучному - найчастіше полімерному - матеріалі. У першу чергу такі матеріали потрібні як основа для електронної шкіри і штучних м'язів, також вони можуть знайти застосування в гнучких носимих гаджетах та інших пристроях. Втім, більшість штучних самозаглядних матеріалів поки володіє одним загальним недоліком: для того, щоб запустити відновлення зразка, потрібна зовнішня енергія - світлова, теплова або механічна. Тому процес самозагородження не можна було вважати повністю автономним.
Цзін Ян (Jing Yang) і Лей Чжан (Lei Zhang) з Університету Тяньцзінь разом зі своїми колегами зуміли отримати полімерний матеріал, який може відновлюватися самостійно - без припливу енергії ззовні. У пошуках оптимальної формули вони синтезували сім різних полімерів. Основу кожного складали довгі ланцюги з полідіметилсілоксану (PDMS), до якого додавали різні сполучні групи (лінкери). Коли полімер взаємодіє з лінкерами, вони міцно склеюють між собою кінці його ланцюгів, в результаті виходить більш довгий полімер. На відміну від звичних нам полімерів (наприклад, поліетилену) такі з'єднання не володіють регулярною структурою: довгі ланцюги диметилсилоксана і компактні зв'язувальні групи в них розташовані хаотично.
Автори роботи використовували три різних лінкера: ароматичний дисульфід (SS), який має у своєму складі мостикові зв'язки сірка-сірка, похідне біпірідіна (BNB), яке може утворювати водневі зв'язки, а також ізофорон димочевіну (IP), який теж може утворювати водневі зв'язки, але більш слабкі. Частку полідіметилсілоксану і лінкерів варіювали - всього вийшло сім різних складів полімеру
Кожен полімер перевірили на еластичність (тягнули зразок, вимірюючи, яке розтягнення він може витримати) і здатність до самозагородження (повністю розрізали зразок на дві частини, щільно з'єднували їх і перевіряли, чи відновиться цілісність). В обох випадках кращі результати показували зразки, які містили в собі всі три види крос-лінкерів. Це не дивно, адже на молекулярному рівні ці два процеси (розтягнення/стиснення і відновлення) схожі. Коли зразок дуже сильно розтягують, в ньому теж рветься якась частина зв'язків, і, щоб повернутися до початкового стану, їх необхідно відновити. Тому для обох процесів потрібні лінкери: сильні водневі зв'язки надають еластомеру міцність і еластичність, більш слабкі водневі зв'язки розсіюють енергію деформації за рахунок зворотного розриву та утворення; а дисульфідні зв'язки забезпечують ефективне самовстановлення.
Рекордсменом в еластичності виявився полімер, в якому мольне співвідношення PDMS/IP/SS/BNB було 4/8/1/3. Він витримував розтягнення аж до 14000 відсотків своєї початкової довжини. А ось найкраще відновлювався зразок, в якому було трохи більше дисульфідних зв'язків - співвідношення 4/8/2/2. Такий полімер відновлював свою структуру навіть у жорстких умовах: при охолодженні до -40 градусів Цельсія, в дуже кислих і дуже лужних розчинах, а також в розчинах з великим вмістом солей. У нормальних умовах процес зростання займає всього десять хвилин, міцність після цього частково погіршується, але все ще вражаюча - наприклад, зразок витримує вагу в 526 разів більше власного.
Цікаво, що плівки, в яких містилося тільки дисульфідні або тільки водневі лінкери, відновлювалися значно гірше. Тобто здатність до самозагородження виходить саме за рахунок синергії (спільної дії) цих двох механізмів.
Крім того автори показали, що подібні матеріали - відмінна основа для самозаглядної гнучкої електроніки. Експерименти з нанесеними на полімер чорнилом на основі індія і галію (GaIn) показали, що провідність зберігається при розтягненні аж до 400 відсотків вихідної довжини, а після розриву відновлюється.
Використання лінкерів - не єдиний шлях до самозаглядних полімерів. У пошуках інших таких матеріалів вчені нерідко запозичують ідеї у природи. Наприклад, у лютому хіміки з Німеччини і США штучно відтворили полімер, який входить до складу зубних тканин кальмара. Такий полімер здатний ефективно відновлюватися, а також володіє високою міцністю і еластичністю.