پلاستیکی که با نور خود را ترمیم می‌کند

محققان دریافتند که افزودن پودری مخصوص به رزین مایع که در فرآیند چاپ سه‌بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد می‌تواند به ترمیم مواد در صورت آسیب‌دیدگی کمک کند.

این ترمیم در دمای اتاق و تنها زیر نور دیود نورگسیل(LED) انجام می‌گیرد. این نور باعث ایجاد واکنش‌های شیمیایی و جوش خوردن قطعات شکسته می‌شود.

در حال حاضر دستیابی به چنین نتیجه‌ای با قرار دادن قطعات شکسته در چرخه‌های گرمایی انجام می‌گیرد و همچنین نیاز به صرف ۲۴ ساعت زمان دارد در حالی که این روش جدید در یک ساعت انجام می‌گیرد.

اگرچه چاپ سه‌بعدی به طور کلی باعث کاهش تاثیرات زیست محیطی می‌شود اما نمی‌توان آن را سازگار با محیط زیست نامید.

دکتر “ناتانیل کوریگان”(Nathaniel Corrigan)، سخنگوی این تیم تحقیقاتی می‌گوید: با وجود حجم زیادی از پلاستیک که در چنین فرآیندی دخیل است و چاپگرهایی که برای روزها کار می‌کنند، هر تاخیری برای تعمیر شکستگی‌ها باعث صرف وقت و هزینه بیشتر شود. اما اکنون پلاستیک‌ها می‌توانند به سرعت و به آسانی ترمیم شوند و در بسیاری از موقعیت‌ها می‌توان اجزاء شکسته را به جای دور انداختن، تعمیر و مورد استفاده قرار داد.

او افزود: از نظر زیست‌محیطی فایده‌ی آشکاری وجود دارد زیرا نیازی نیست هر بار که یک ماده می‌شکند آن را از نو بسازید.

ما در حال افزایش طول عمر این مواد هستیم که در نهایت به کاهش زباله‌های پلاستیکی ختم می‌شود.

پودری که به رزین اضافه شد یک تریتیو کربنات(trithiocarbonate) یا عامل RAFT  است که توسط شرکت CSIRO تولید شده است.

تریتیو کربنات از واکنش هیدروسولفید و کربن دی‌سولفید ساخته می‌شود و امکان بازسازی شبکه‌ی اجزاء که مواد چاپ سه‌بعدی را ایجاد می‌کنند فراهم می‌کند و به آن‌ها امکان جوش خوردن می‌دهد.

این فرآیند در عرض ۳۰ دقیقه زیر نور LED انجام می‌شود و ترمیم کامل در عرض حدود یک ساعت انجام می‌گیرد.

آزمایش‌های انجام شده که در میان آن‌ها یک ویالون چاپ سه‌بعدی شده نیز وجود دارد نشان می‌دهد که استحکام پلاستیک خود ترمیم شده کاملا به حالت پیش از شکستن بازیابی شده است.

محققان معتقدند که با توجه به ساده‌ بودن و سرعت این سیستم می‌توان آن را تجاری‌سازی کرد.

کوریگان(Corrigan) می‌گوید: فرآیندهای دیگری نیز وجود دارند که چنین کاری را انجام می‌دهند اما این فرآیندها وابسته به گرمایش شیمیایی هستند و ۲۴ ساعت طول می‌کشد تا با انجام چندین چرخه ترمیمی به نتیجه‌ای مشابه دست یابیم.

محدودیت دیگری نیز وجود دارد و آن نیاز به قرار دادن جسم در کوره با حرارت بالاست و نمی‌توان ماده‌ی پلاستیکی را در لحظه ترمیم کرد بنابراین باید آن را جداسازی کرد که همین باعث تاخیر و پیچیدگی کار می‌شود.

او افزود: در بیشتر مکان‌هایی که از مواد پلیمری استفاده می‌شود می‌توان از این فناوری استفاده کرد.

کوریگان و همکارانش “سیریل بویر”(Cyrille Boyer) و “مایکل ژانگ”(Michael Zhang) باور دارند که از این فناوری می‌توان در موارد مختلفی که در آن‌ها از مواد سه‌بعدی پیشرفته استفاده می‌شود، بهره برد از جمله دستگاه‌های الکترونیکی پوشیدنی، حسگرها و برخی از تولیدات کفش.