Ученые Московского политехнического университета совместно с коллегами ИОХ Н. Д. Зелинского РАН разрабатывают самовосстанавливающиеся полиуретаны для гибких сенсоров. Как сообщила пресс-служба университета порталу Наука Mail, материал делают из растительного сырья — фурфурола. Если на поверхности появляются микротрещины или царапины, достаточно нагреть его выше 120°C, и структура восстановится сама.
В основе технологии — особая химическая реакция (реакция Дильса-Альдера) между фураном и малеимидом. При нагреве связи между молекулами разрываются, материал становится текучим, а при охлаждении — снова скрепляется, «затягивая» повреждения. Ученые нашли способ точнее управлять свойствами полимера: они используют особые промежуточные соединения (7‑оксанорборнены с гидроксильными группами) как строительные блоки для синтеза.
Пока есть ограничение: после нескольких циклов восстановления материал может немного терять свойства из‑за побочных процессов. Исследователи работают над решением, например, планируют добавить дополнительные динамические связи (в т. ч. водородные).
Работу ведет ученый университета Константин Галкин — лауреат медали РАН с премией для молодых ученых, руководитель трех проектов Российского научного фонда в области использования возобновляемого сырья для получения продуктов тонкой органической химии и полимерных материалов. Научные результаты проектов опубликованы в ведущих международных журналах.
Ключевое преимущество таких систем — возможность управлять свойствами полимера, изменяя структуру исходных фурановых мономеров еще на стадии синтеза аддукта. Мы разрабатываем подходы к функционализации фуранового кольца, которые позволяют получать материалы с заданными механическими и оптическими характеристиками. В перспективе это открывает путь к сенсорам, способным не только выдерживать механические нагрузки, но и сигнализировать о повреждении через изменение флуоресцентных свойств — однако это направление пока находится на стадии фундаментальных исследований.
Разработка позволит значительно продлить срок службы гибких датчиков, которые используют в носимой электронике и робототехнике — там, где сложно заменить или починить детали. Обычный сенсор выходит из строя даже из‑за мелкой трещины или надлома, а самовосстанавливающийся достаточно ненадолго нагреть: он восстановит работоспособность сам, без ремонта и замены. Сейчас для этого нужен внешний источник тепла, но в будущем температуру восстановления планируют снизить.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что ученый УрФУ создает первую платформу для органической электроники.
