Учените са постигнали по-добра адхезия между слоевете от полимерни и метални материали, като третират първите с киселини и „зашиват“ целулозни молекули към тях. Този подход ще позволи създаването на композитни материали за различни продукти: от ендопротези до елементи на подвижни метални конструкции, например автомобилни лагери. Резултатите от проучването, подкрепено от грант от президентската програма на Руската научна фондация (RSF), бяха публикувани в Journal of Composites Science.
Полиетиленът със свръхвисоко молекулно тегло все повече се използва в различни композитни - тоест състоящи се от няколко компонента - материали. Наричат го „полимер на бъдещето“ заради неговите уникални механични и функционални свойства: биосъвместимост, нисък коефициент на сухо триене, висока устойчивост на износване и химическа инертност, тоест неспособност да реагира с други вещества. Благодарение на този набор от свойства, той се използва в медицината за производство на импланти и ендопротезни облицовки, в промишлеността - за създаване на плъзгащи лагери, облицовка на металургични кофи, както и в много други области. В допълнение, композитите на базата на такъв полимер позволяват да се премахнат смазочните материали, които замърсяват околната среда.
Преди това учени от университета "Сеченов" (Москва) и NUST MISIS (Москва) разработиха технология за производство на високоякостен и устойчив на износване полиетилен с ултрависоко молекулно тегло от налични в търговската мрежа компоненти, използвайки ориентационен чертеж. Този процес позволява да се постигне пренареждане както на молекулните вериги на самия полимер, така и на надмолекулните структури. Проучванията показват, че разтягането играе важна роля за подобряване на плъзгането на полимера. Въпреки това, няма да е възможно да използвате полиетиленови ленти, получени по този начин, за да оформите сами плъзгаща се повърхност, за да направите това, трябва да ги прикрепите към субстрат, изработен от други материали, включително метали.
„Основният метод за свързване на полиетилен със свръхвисоко молекулно тегло с метали е термичното пресоване, тоест компресия при високи температури. Въпреки това, нагряването на полимера над 100°C води до загуба на неговата уникална структура и съответно всички негови свойства. Следователно, най-доброто решение за залепване на полимерни ленти към метална повърхност би било залепването с помощта на лепила - вещества, които осигуряват повърхностна адхезия - без излагане на високи температури“, казва ръководителят на проекта Тарек Даюб, кандидат на физико-математическите науки, старши изследовател в университета Сеченов , асистент катедра физикохимия NUST MISIS.
Сега изследователите са разработили начин за модифициране на повърхността на UHMWPE лентите, за да подобрят способността на материала да се свързва с метални повърхности. Процесът включва два етапа. Първо, повърхността на лентите е предварително обработена със смес от киселини. На втория етап целулозата се присажда с ултравиолетово лъчение.
Механичните тестове показаха, че якостта на обелване на полимерни ленти с метална основа, обработени по този начин, се увеличава три пъти в сравнение с необработените ленти. Изследванията също така показват, че якостта на опън на материала намалява само с 6%, а податливостта на абразия и износване практически не се увеличава.
„Предложеният метод за модифициране на повърхността на полиетилен със свръхвисоко молекулно тегло дава възможност да се увеличат неговите адхезивни свойства три пъти, докато механичните свойства на материала се намаляват леко. Освен това присаждането на целулоза с помощта на ултравиолетово лъчение е обещаващо поради ниската цена на процеса и високата му ефективност“, подчертава участник в проекта, подкрепен с грант от Руската научна фондация, съавтор на статията Алексей Максимкин, канд. на физико-математическите науки, ръководител на лабораторията по контролирани бионични системи в университета "Сеченов".
Разработените полиетиленови ленти със свръхвисоко молекулно тегло са с нисък коефициент на триене, висока износоустойчивост и здравина. Въз основа на такива ленти може лесно да се формира хлъзгава повърхност на триене, например за движещи се метални конструкции. А прилагането на такива полимерни ленти към шейната на плъзгащите лагери ще направи възможно проектирането на лагери, работещи при условия на сухо триене и при високи натоварвания.
bbabo.Net