Un materiale bio-ispirato che unisce un morbido polimero auto-riparante con uno strato robusto di ossido di grafene potrebbe formare, un giorno, le basi per nuovi, ultra resistenti rivestimenti antigraffio.
I ricercatori che hanno sviluppato il materiale affermano che esso combina le migliori proprietà della pelle – la quale può auto rigenerarsi – con lo smalto dei denti, il quale è duro ma non può auto –ripararsi. "Affinché un materiale si auto-ripari, generalmente è necessario che abbia una rete polimerica altamente dinamica" ha affermato Ming Yang di Hardin Istitute of Technology in Cina.
"Sfortunatamente, ciò significa anche che i rivestimenti auto-riparanti sono generalmente costituiti da materiali morbidi."
Il loro materiale è caratterizzato da un morbido strato auto-rigenerante, una miscela di acido tannico e alcool polivinilico (PVA) che crea una rete dinamica a idrogeno. Ma ciò è rinforzato da uno strato esterno PVA contenente lamelle nanometriche di ossido di grafene – un materiale duro che fornisce una maggiore resistenza ai graffi. Questo è simile, afferma Yang, alla struttura dell'epidermide, in cui le celle esterne indurite proteggono il tessuto morbido e vivo sottostante, che può riparare i danni.
"Il substrato più dinamico fornisce ulteriori polimeri allo strato superiore, mentre lo strato duro superiore si comporta come una barriera per intrappolare questi polimeri che si diffondono" ha continuato Yang. "L'ossido di grafene è, in ogni caso, molto più duro rispetto alle cellule lamellari della pelle, in questo modo abbiamo una superficie dura."
Quando abbiamo fatto le prove, nessuno degli strati era in grado di riprendersi completamente da solo dopo essere stato graffiato. Ma quando sono stati integrati correttamente gli strati di polimero morbido e ossido di grafene, l'ibrido ottenuto, simile alla pelle, era in grado di rigenerarsi.
Yang suggerisce che il materiale potrebbe essere utilizzato per creare vernici antigraffio o anche rivestimenti per dispositivi medici, dal momento che i componenti sono biocompatibili. Ma ci sono ancora ostacoli da superare. "Il sistema di verniciatura attuale utilizza l'acqua come stimolo per iniziare il processo di rigenerazione. Ciò può essere forse accettabile per l'utilizzo interno ma è indesiderato per le applicazioni esterne o per i dispositivi elettronici," spiega Yang. Egli aggiunge che il gruppo sta lavorando anche sulle versioni del rivestimento che si rigenerano in risposta alla luce o al calore.
Wayne Hayes, un chimico specializzato in polimeri all'Università di Reading nel Regno Unito, afferma che l'utilizzo di componenti relativamente economici come il PVA è "molto impressionante". "È il modo in cui viene processato questo materiale, l'attento approccio di assemblaggio strato per strato".
"Ciò che sarà interessante vedere è quanto possano davvero utilizzare questo metodo per produrre strutture molto precise. Penso che sarà la prossima sfida."
Fonte: Chemistry World
Autore: Emma Stoye
Foto: © American Chemical Society