پژوهشگران MIT روشی جدید برای افزایش مقاومت پلیمرها در برابر ضربات شدید ارائه کردند !

طراحی پلاستیک‌های مقاوم در برابر ضربات بالستیک با افزودن پیوندهای ضعیف در علم مهندسی مواد، همواره تصور بر این بوده که برای افزایش استحکام یک پلیمر در برابر ضربه، باید پیوندهای شیمیایی آن را تقویت کرد. با این حال، شیمی‌دانان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) با اتکا به یک مکانیسم خلاف شهود، روشی را ابداع کرده‌اند که طی آن پلاستیک‌های رایج مانند پلی‌استایرن (پلاستیک شیشه‌ای شکننده) و لاستیک‌های نوع SBS را به شدت در برابر ضربات پرسرعت پرتابه‌ها مقاوم می‌کند. راز این مقاومت حیرت‌انگیز، تعبیه مولکول‌های اتصال‌دهنده عرضی به نام «مکانوفورها» (Mechanophores) است که در واقع پیوندهایی ضعیف‌تر از ساختار اصلی پلیمر ایجاد می‌کنند. هنگامی که یک پرتابه با سرعت بالا به سطح پلاستیک برخورد می‌کند، اصطکاک و انتقال نیروی عظیم باعث افزایش شدید دما در یک «ناحیه متحرک» (Mobile Zone) در نقطه برخورد می‌شود. در این لحظه حیاتی، این پیوندهای ضعیف مکانوفور به صورت انتخابی و هدفمند شکسته می‌شوند. فرآیند شکستن این پیوندها، حجم عظیمی از انرژی جنبشی پرتابه را به خود جذب (اتلاف) کرده و مانع از انتقال انرژی و گسترش ترک‌های ثانویه در ساختار میکروسکوپی پلاستیک می‌شود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان می‌دهد در حالی که پلی‌استایرن معمولی پس از برخورد پرتابه از هم گسیخته می‌شود، پلیمری که با این مکانوفورها تقویت شده است، تنها یک سوراخ بسیار تمیز در محل برخورد داشته و ساختار پیرامونی آن کاملاً سالم و پایدار باقی می‌ماند. در استفاده از مکانوفورهای جاذب انرژی می‌تواند منجر به ساخت لاستیک‌های خودرو ضد انفجار در جاده‌ها، قاب‌های نشکن برای تجهیزات الکترونیکی و شیلدهای مقاوم بالستیک با وزن بسیار پایین شود.