Bahan-bahan mutakhir seperti graphene — selembar karbon tipis setebal satu atom — semakin ringan, kuat, dan lebih mudah diproduksi setiap hari, menawarkan potensi baru untuk mengubah industri dari desalinasi air menjadi sel surya dan deteksi penyakit.
Konten terkait
- Para Penemu Upcycling Menerbitkan Manifesto Mereka Dalam Buku Plastik. Mengapa?
Tetapi bahan buatan manusia kita masih kekurangan satu kualitas yang sangat diinginkan yang terjadi secara alami di akar tanaman dan kulit manusia: kemampuan untuk menyembuhkan diri sendiri.
Sebuah tim yang dipimpin oleh Scott White di University of Illinois di Urbana-Champaign telah menetapkan untuk mengubahnya dengan menambahkan sistem pembuluh darah buatan ke plastik. Idenya adalah untuk mengisi pseudo-vena bahan dengan cairan reaktif secara kimia sehingga ketika plastik robek, zat-zat tersebut dapat bergabung dan mengeras seperti pembekuan darah, melindungi objek dari kerusakan lebih lanjut.
Dalam video demonstrasi, tim menguji teknik pada blok plastik, memompa dua cairan melalui saluran terpisah ke objek sebelum menusuk material dengan bor 4 milimeter. Luka bor menciptakan retakan yang melepaskan saluran cairan, tetapi berkat sistem vaskular, cairan mengalir ke dalam lubang dan retak, dalam 20 menit membentuk gel tebal yang menghentikan kerusakan menyebar. Gel membeku dalam hitungan tiga jam, akhirnya memperbaiki sendiri sekitar 60 persen sekuat bahan asli, menurut tim.
Para peneliti membayangkan menggunakan teknologi untuk melindungi segala sesuatu dari peralatan militer hingga bahan konstruksi — berpotensi menghemat waktu dan tenaga dalam situasi darurat atau lokasi kerja yang sulit dijangkau.
Proses pencampuran dan pemadatan bahan kimia mungkin terdengar asing bagi siapa saja yang pernah menggunakan resin epoksi yang dibeli dari toko perangkat keras. Tetapi Brett Krull, salah satu penulis penelitian ini, mengatakan tim telah pindah dari epoxies, sebagian besar karena waktu reaksi mereka yang lambat.
Meskipun itu menghasilkan efek yang mirip dengan epoxies, plastik baru membantu memperbaiki kerusakan harus lebih cepat, kata Krull.
Perbedaan mendasar:
"Kami merancang sistem kami untuk menjalani dua transisi yang berbeda, " sedangkan resin epoksi bekerja secara berbeda, kata Krull. "Dua reaksi kimia dimulai segera setelah pencampuran terjadi, tetapi mereka terjadi pada rentang waktu yang jauh berbeda."
Krull mengatakan reaksi pertama mengubah campuran menjadi gel lembut dalam waktu 30 detik. Hal ini membuat bahan kimia tetap berada di dalam area yang rusak sementara masih memungkinkan pengiriman lebih banyak cairan ke dalam lubang atau retak sampai telah diisi. Reaksi kedua, yang mengubah bahan kimia menjadi zat padat, terjadi sesudahnya, pada tingkat yang dapat dikontrol dengan mengubah komposisi dan konsentrasi bahan kimia.
"Kimia kami tidak mendekati kompleksitas sistem alami, " kata Krull, "tetapi kami telah merancang sistem dengan respons tergantung waktu terhadap kerusakan."
White dan timnya telah menunjukkan kemampuan untuk menyembuhkan retak mikroskopis dengan cara yang berbeda di masa lalu, menggunakan epoksi dan mikrosfer tertanam. Tetapi pendekatan vaskular baru memungkinkan untuk perbaikan pada skala yang jauh lebih besar. Teknik ini dapat digunakan untuk memperbaiki luka di sisi bor bawah air, misalnya, atau tanda bintik pada pesawat ruang angkasa yang bertabrakan dengan meteor.
Para peneliti masih menghadapi tantangan karena mereka terus mengembangkan bahan yang dapat didengar sendiri, termasuk bagaimana meningkatkan efektivitas jaringan pembuluh darah dalam bahan (plastik dalam hal ini) tanpa secara signifikan mengurangi kekuatan atau kinerjanya. Tim juga ingin memberikan materi kemampuan untuk menyembuhkan dari beberapa "luka" seiring waktu.
Bahan kimia juga kemungkinan harus disesuaikan untuk menangani area kerusakan yang lebih besar. Menurut New Scientist, lubang pada bahan yang lebih besar dari 8mm menyebabkan bahan kimia melorot. Tim berpikir menggunakan busa di saluran bukan cairan akan memungkinkan bahan untuk menyembuhkan area yang lebih besar, meskipun para peneliti belum menguji opsi itu.
Krull mengatakan mereka juga akan membuat bahan tersebut efektif di lingkungan yang berbeda, seperti suhu ekstrem, di bawah air atau di luar angkasa. (Sejauh ini, pengujian telah dilakukan di laboratorium).
Meskipun suatu hari teknologi mungkin akan mencapai produk konsumen, jangan berharap bahan penyembuhan diri ini secara ajaib memperbaiki bagian belakang iPhone Anda atau bemper mobil Anda. Teknologi ini masih dalam tahap awal pengembangan, kata Krull. Dan karena penelitian ini didanai oleh Angkatan Udara AS, itu kemungkinan akan digunakan pada jet tempur, tank, atau pesawat ruang angkasa terlebih dahulu, bersama dengan perangkat yang sulit untuk diperbaiki, seperti peralatan pengeboran bawah air.
Tapi itu hanya awal dari apa yang mungkin bisa dilakukan materi, kata Krull.
"Versi saat ini lebih seperti bekas luka karena bahan yang disembuhkan tidak sebagus yang asli, " kata Krull. "Tujuan jangka panjang kami adalah untuk mengembangkan polimer regeneratif yang benar-benar di mana material yang hilang karena kerusakan dapat diganti dengan material dengan komposisi yang sama."
