Wetenschappers maken plastic dat zelf breuken kan herstellen

Wetenschappers hebben een plastic ontwikkeld, dat zelf breuken detecteert en kan herstellen. Het herstel is nog niet volledig, maar het materiaal wordt een stap in de richting genoemd van kunststoffen die zichzelf kunnen herstellen.

Het materiaal kan binnen twee jaar op de markt komen en worden gebruikt in commerciële producten, schrijft ITNews. Het systeem werkt met een polymeer dat zijn vorm kan onthouden. Wanneer het verhit wordt, keert het terug in de vorm waarin het was.

De kern van het systeem is een kleine laser, die dient om zowel breuken op te sporen als ze te herstellen. Als breuken ontstaan, kaatst het licht terug van het omliggende materiaal. Door het laserlicht warmt het materiaal op, waardoor het zichzelf terugbrengt in de originele staat en tegelijkertijd harder wordt. Op deze wijze kon 96 procent van de breuken tijdens het onderzoek worden hersteld. Het materiaal rond de breuk bleek ongeveer vijf keer zo hard.

Hoewel het materiaal zich optisch had hersteld, is dat niet geheel het geval. De verbindingen tussen moleculen werden niet hersteld, iets dat wel nodig is om een materiaal volledig zelfhelend te maken. Het is overigens niet het eerste materiaal dat uit zichzelf breuken kan herstellen. Het Duitse bedrijf Bayer ontwikkelde enkele jaren geleden een autolak die krassen zelf kan dichten.

Reacties (73)

[Verwijderd]

Is dit dan niet extreem veel duurder in vergelijking met gewoon plastic? En wat zullen de toepassingen hiervan zijn?

[Wouter.S]

De toepassingen zijn zowat overal te vinden. Maar denk vooral aan onderdelen van machines die bijvoorbeeld moeilijk te bereiken zijn. Of die wel te bereiken zijn maar dat het enorm duur is om een bepaalde machines stil te leggen.

Trouwens is zelfherstellend plastic wel redelijk oud nieuws. Deze techniek is overigens vrij omslachtig. Ik weet niet hoelang het al bestaat maar er bestaat ook zelfherstellend plastic dat werkt op basis van ingesloten capsules met monomeren en/of katalysator. Wanneer er scheuren ontstaan in het materiaal breken deze capsules open en begint lokaal opnieuw polymerisatie.

De ketens van polymeren worden gevormd uit de vrijgekomen monomeren en zo wordt het materiaal hersteld, zonder bestraling of toegevoegde energie. Er waren ook versies die je met uv licht moest bestralen om het herstelproces op gang te brengen. Het materiaal kan zich natuurlijk niet eeuwig blijven herstellen maar de levensduur kan wel aanzienlijk verlengt worden op een vrij goedkope manier. Bij dit type plastics is het herstel overigens ook 'echt' het is niet gewoon de breuk verbergen met harder materiaal...

[Reactie gewijzigd door Wouter.S op 22 juli 2024 15:29]

[Flipwork]

Deze techniek van ingesloten microcapsules bestaat inderdaad al een hele poos, en een goed voorbeeld waar het al toegepast wordt is de zelfhelende snijmat.

[Reactie gewijzigd door Flipwork op 22 juli 2024 15:29]

[G-bird]

Inderdaad, helemaal eens met Wouter S.

De kern van het systeem is een kleine laser, die dient om zowel breuken op te sporen als ze te herstellen.

Ik vraag me bovendien af hoe en welke plastic producten met zo'n laser worden uitgevoerd? Bovendien wat zal het prijskaartje zijn?

[Spaiker]

Ik denk hier iets in de aard van gsm toestellen, als je die laat vallen dat eventuele schade vanzelf terug goed komt? Voorts lijkt plastiek mij eerder een verpakkingsmateriaal dat soepel moet blijven. En zie ik hier voorts ook niet veel praktisch nut van.

[Verwijderd]

Het is dan ook voor de verre toekomst, hé.

Maar ik denk aan robotica waarbij de robot bij gevaarlijk contact met mensen breekt, maar vervolgens wel zelf weer hersteld.

Het was typisch een eigenschap van biologische dingen dat ze zich tot op bepaalde hoogte kunnen herstellen, maar als machines dat ook zouden kunnen, zou het de levensduur en betrouwbaarheid van veel dingen enorm kunnen verhogen.

Nu is een mens die ten val komt een paar weken geblesseerd en daarna is dat over. Pakweg een mixer die ten val komt is kapot, en moet volledig vervangen worden. Als die mixer nu ook eens zou kunnen 'genezen'...

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 22 juli 2024 15:29]

[Mavamaarten]

Alleen bestaat een mixer niet helemaal uit plastic.
Als deze valt is er waarschijnlijk iets kapot aan de binnenkant, en niet aan het zelfherstellende plastic.

[freaq]

dat hangt er maar net vanaf, met meer research zullen er mogelijk verschillende zelfherstellende materialen ontworpen worden met verschillende eigenschappen als flexibiliteit en hardheid. en als die onderdelen die jij bedoelt ook van soortgelijk zelfherstellend materiaal gemaakt zouden kunnen worden gemaakt zal dat ook wel gebeuren.

en natuurlijk heeft het zijn limieten, (echt 2 gescheiden delen zullen niet naar elkaar toe wandelen en herverbinden) maar dit het heeft toch zeker nut. en de prijs zal waarschijnlijk wel dalen naarmate dit meer en meer gebruikt gaat worden.

[godofal]

of de prijs gaat omhoog, de fabrikanten verkopen er immers minder

maar als ik het zo lees (correct me if im wrong) heb je dus een laser nodig om het aan elkaar te "smelten" ?
met een beetje hitten kan ik heel goed zelf ook plastic aan elkaar smelten
bovendien, als er een laser voor nodig is drijft dat de kosten van het repareren enorm om hoog lijkt me.
moet je dat ding opsturen, laten repareren en weer teruggestuurd krijgen

[mad_max234]

Gaat er nu juist om zonder tussenkomst van jou of mij, dat we het zelf kunnen herstellen is niks nieuws. En laser diode kost ook niet zoveel meer voor tegenwoordig, hoe meer we ze gaan gebruiken des te goedkoper gaan ze het proberen te maken.

[Amanoo]

Hoewel dat waar is, moet je niet vergeten dat er veel vormen van plastic zijn. Mogelijk kan hiervan een zeer harde variant worden gemaakt. Er zijn genoeg wetenschappers die bijzonder dol zijn op plastics met metaaleigenschappen. Als dat plastic dan ook nog eens zelfhelend is heb je leuk speelgoed.

[Ce tan]

Om apparaten niet zo gauw te laten breken wordt hard plastic gebruikt waardoor bij een harde klap juist de binnenkant eerder breekt.

Met dit materiaal kun je de buitenkant zachter maken zodat het bij harde klappen als een kreukelzone werkt en de binnenkant juist beschermt.

[M0N0]

Was ook mijn gedacht. Momenteel zijn er 2 opties:
- Het materiaal aan de buitenkant hard maken om gewoon brute-force sterk genoeg te zijn om een val te overleven zonder enige schade (bvb. bij mixers), of
- het materiaal aan de buitenkant zacht maken met voldoende bufferzone die de klap opvangt en daarmee de binnenkant beschermt (tegen een véél grotere val dan de harde buitenkant zou aankunnen), maar ten koste van de buitenkant (die dan helemaal kapot is). Een voorbeeld hiervan zijn auto's, treinen, etc. Kortom: zaken waarbij de binnenkant belangrijk is en onafhankelijk van de buitenkant kan blijven bestaan (met name mensen in beide voorbeelden).

Zelf-herstellend plastic zou het mogelijk maken om een kreukelzone te maken die zichzelf herstelt, en zodoende de voordelen van beide opties combineren.

[timberleek]

zelfherstellende materialen in het algemeen zouden ideaal zijn in zware omstandigheden.

bijvoorbeeld metaalmoeheid. als je een materiaal zou hebben dat de kleine haarscheurtjes zichzelf zouden repareren. Dan zouden veel materialen zo'n beetje onderhoudsvrij kunnen worden.

denk even aan de havilland comet van vroeger. de eerste versies stortten neer doordat de romp openbrak. deze vertoonde sterke metaalmoeheid door de luchtdrukverschillen. Dat openbreken begon met kleine haarscheurtjes. als die zichzelf zouden repareren...

dat gaat dan wel om metaal, hetzelfde gebeurt nu ook op allerlei plekken.

[Verwijderd]

Ik weet niet of dit de insteek zou zijn voor fabrikanten ..
Uiterst duurzame goederen verkopen ..
De trend is juist eerder hardware ontwikkelen die een vast aantal jaren meegaat om dan bij gemiddeld gebruik na die aangegeven levensduur kapot te gaan zodat vervanging nodig is..
Dat zie je mij inziens ook terug in de computer hardware ..

[Jelle E]

Zeker aangezien bij de moderne toestellen het scherm almaar belangrijker wordt en dit echt het moeilijkst blijkt om goed krasbestendig te maken.

[satoer]

Een bumper voor een typisch vrouwenautotje zoals een twingo?

[Mars4i]

Zou je het niet kunnen toepassen in optische vezels? Als daar dan een barst in ontstaat zou het zichzelf kunnen herstellen. Handig als die optische vezel al onder de grond zit of ergens ingebouwd is. En door optische vezels gaat al laserlicht. Misschien moet je alleen licht toepassen van een andere golflengte. Er staat helaas niets in het artikel over de optische geleidbaarheid van het materiaal en na herstel

[VNA9216]

Betere vraag, wat gaat dit spul doen als het zoals "normaal plastic" massaal in de zee komt. Gaat het dan samenklonteren tot gigantische "plasticschotsen" of zou het alleen zichzelf herstellen?

[Mavamaarten]

Het herstelt niet helemaal, maar het is toch een stap in de goede richting
Doe zo voort !

[Verwijderd]

Ik heb eigenlijk wel mijn twijfels of dit een stap in de goede richting is. Dat is maar net hoe je het bekijkt. Plastic speelt nog altijd een grote rol in milleu vervuiling, omdat het zo veel gebruikt wordt, maar ook omdat het zo langzaam afbreekt. Als we nu ook nog werken aan zichzelf herstellende matterialen en het gaat meer gebruikt worden, is dat naar mijn idee een slechte ontwikkeling voor het millieu. (al klinkt het in dit artikel niet alsof het ook echt invloed heeft op hoe snel het plastic afbreekt, omdat het gaat om lasers die breuken samensmelten)

Denk aan zaken als The Great Pacific Garbage Patch, waar afval een deel van de oceaan bedekt dat minimaal zo groot is als Texas. (Texas is 696,241 km2)

Allemaal leuk en aardig, maar waar zijn we dan over 500 jaar?

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 22 juli 2024 15:29]

[ZpAz]

http://chud.com/articles/content_images/5/wallejunk.jpg

[Daikirai]

"Het materiaal rond de breuk bleek ongeveer vijf keer zo hard."
Doe dan dan gelijk met alle polymeer?

[bonus]

Als je niet alleen de breuk doet maar alles dan kan je het waarschijnlijk niet goed meer gebruiken of voldoet het zijn nut niet meer. B.v. een autobumper, meestal geven deze best wel mee. Maar als je hem na reparatie 5 x zo hard maakt dan breekt hij bij de eerste de beste keer als je ergens tegen aan rijdt. Plus als er een keer op een ander plek een breukje komt dan kan je dat niet meer repareren want je polymeer is al te hard.

[Steef]

Dat is niet altijd wenselijk. De hardheid van een materiaal heeft namelijk ook invloed op de elasticiteit ervan; hoe harder een materiaal, hoe minder rek. Het komt er op neer dat een GSM behuizing bij gebruik van een harder polymeer mogelijk eerder breekt dan dat het vervormt en terug schiet in de originele vorm.

Je toestel zou minder bestand zijn tegen buigen of anders vervormen van de behuizing.

lees ook:
http://nl.wikipedia.org/w..._en_plastische_vervorming

[The Zep Man]

Het materiaal rond de breuk bleek ongeveer vijf keer zo hard.

Dus meer kans dat het op dezelfde plek opnieuw zal breken. Dit helpt dus niet bij de toepassing van plastic waarbij de druk/breekkans op een specifiek punt ligt. Het kan wel helpen in algemene bescherming rondom voor incidentele breuken, om zo de gebruiksduur te verlengen.

[Reactie gewijzigd door The Zep Man op 22 juli 2024 15:29]

[bonus]

Is net als met lassen van metaal, het metaal om de las heen is altijd wat broser dan het orgineel. Dat komt voor zover ik weet omdat het heel erg heet wordt tijdens het lassen en je dan een soort tempering krijgt. Meestal breekt het dan idd vlak naast de las weer, de las zelf gaat bijna nooit kapot.
Maar bij plastic zouden dit soort temperatuur verschillen eigenlijk niet zo moeten spelen want zo heet kan het toch ook niet worden ? Want met de toevoeging van een laser is het niet helemaal zelfherstellend, dat was naar mijn weten met de lak wel het geval.

[Reactie gewijzigd door bonus op 22 juli 2024 15:29]

[Verwijderd]

Zo klopt het aardig, een las (mits goed uitgevoerd), zal zelf niet kapot gaan. Het materiaal om de las heen gaat meestal kapot.
Voor reparaties is het dus afhankelijk wat de toepassing is van het materiaal dat je gelast hebt, of het voor nood zal zijn of dat het nog lang kan meegaan.

Zo heb ik al eens een doorgesleten as weer in orde gemaakt door te lassen en deze heeft nog ca. 1,5 jaar gezeten. In dat geval kon dat ook omdat de belastingen dusdanig waren dat het wel te doen was. In andere situaties, waarbij er bijvoorbeeld veel trillingen op uiteinde van materiaal komt. Zul je een las altijd als een noodreparatie moeten zien, omdat het altijd weer zal afbreken.
En zo zijn er nog vele situaties te bedenken.

[Noord27]

Of een gegeven moment houd het natuurlijk op als het materiaal steeds harder blijkt te worden. Hoe harder, hoe minder rek en eerdere breuk het geval is.

[timwijn]

Klopt inderdaad, minder elasticiteit, dus komen nieuwe breuken sneller.
Ben benieuwd tot hoe vaak het plastic zichzelf zou kunnen herstellen.

[PeterBezemer]

ik lees dat het zichzelf kan herstellen, maar er is wel een kleine laser voor nodig

[kvex]

Goed punt! Ik heb ook een zelf-reinigende auto, maar je moet hem wel even door de wasstraat rijden

[tommios123]

Ik vind dat je dit niet kunt vergelijken met een auto, een auto bestaat uit aluminium dat is een metaal en plastic is een niet metaal, twee stoffen die totaal anders fuctioneren. Volgens de scheikunde kun je ze niet met elkaar vergelijken.

[Verwijderd]

Een zelf startende computer; mits de aan knop ingedrukt word

[ErwinPeters]

zelf helende blaar op je tong. mist je vitaminen eet. ?

[Reflian]

Ik word slapend rijk, moet er alleen wel voor werken...

[kwakzalver]

Senternovem (pdf bestand) zelfherstellende lak.

Presentatie TU Delft.

Docentenhandleiding zelfherstellende materialen.

[CrackSlet]

Compleet off-topic allemaal, maar wel erg grappig

[CaDirk]

Dit kan ook een mooi materiaal zijn als buitenste coating van ruimtevaartmateriaal, inslagen van micrometeorieten en stof worden dan automatisch gedicht.

[chronozphere]

Interessant. Als ik het goed begrijp moet je dus met een soort laserpen alle breuken weer even dichtlassen. Hoop dat het betaalbaar word.

Ben ook wel benieuwd naar de toepassingen. Je kunt zeggen dat je al het plastic zou kunnen vervangen door dit spul, maar dat lijkt me niet rendabel. Misschien handig voor behuizingen van smartphones ofzo. Die willen nog wel eens vallen en beschadigen.

[Skeltjers]

Ik vraag me af hoe duurt zoiets word. Aangezien dat je een product koopt dat zichzelf gaat repareren, dan is de behoeft om een nieuwe te kopen toch niet echt aanwezig? (tenzij hij niet meer past bij je interrieur ) En ik denk dat aan de technologie ook wel een leuk prijskaartje zit? Maar wel vet dat het kan!

[ikt]

Misschien is dit wel erg handig voor zaken zoals contactlezen en brillen. Elke afwijking is al irritant, als die krassen een beetje worden weggemoffeld scheelt het behoorlijk wat. Ook misschien handig bij meer exotische toepassingen, zoals zelfshelende ruimtespul. En anders kun je het als een laagje op je touchscreen plakken, even je mobieltje in je lasermagnetron leggen en na een minuutje zie je geen krasjes meer op je scherm. Altijd handig.

[Verwijderd]

dus als je je bril ophebt, en er komt (om welke reden dan ook) een kras op, dan lijkt het mij eerder onhandig dan handig: het is niet zo lekker om vol een laserstraal in je oog te krijgen

[ToWi1989]

Een bril kun je ook af zetten...