Теперь всё иначе. Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук (SEAS) разработали способ производства каучука, который сохраняет эластичность и прочность, но при этом гораздо лучше сопротивляется растрескиванию даже после многократного использования.

Работа опубликована в Nature Sustainability под руководством Чжиган Суо, профессора механики и материалов.

Повышение устойчивости к трещинам продлит срок службы материала, а значит, сделает его экологичнее, — говорит Годон Нянь, ведущий автор исследования.

Натуральный каучук — прочный полимер, который есть везде: перчатки, шины, обувь, медицинские приборы, конвейерные ленты.

Его получают из латекса дерева гевеи: собирают, коагулируют, сушат, смешивают с добавками, формуют и нагревают для вулканизации.

При этом образуются короткие полимерные цепочки, плотно сшитые химическими связями.

Учёные изменили этот процесс: вместо резкого воздействия применили мягкую обработку, сохранив длинные полимерные цепочки в естественном состоянии.

Получился «каучук-клубок» — структура, похожая на спутанные спагетти, где переплетений больше, чем химических связей.

Мы использовали щадящий метод, основанный на обработке латекса, чтобы не разрушать длинные цепи, — объясняет Нянь.

Когда в таком материале появляется трещина, длинные «нити» распределяют нагрузку, скользя друг относительно друга. Это позволяет каучуку кристаллизоваться при растяжении, делая его прочнее и устойчивее к повреждениям.

Результаты превзошли ожидания. По словам соавтора Чжэци Чэня, новый каучук:

• в 4 раза лучше сопротивляется медленному росту трещин при многократном растяжении,
• в 10 раз прочнее в целом.

Мы надеялись на улучшение в 2–3 раза, но получили вдесятеро, — говорит Чэнь.

Метод доказывает: длинные полимерные цепи — ключ к прочности. Но есть нюансы. Из-за испарения воды выход материала пока мал для массового производства, например, шин. Зато он идеален для тонких изделий — перчаток, презервативов. Также открываются перспективы в гибкой электронике и мягкой робототехнике.

Улучшение каучука выгодно для природы и экономики, поскольку:

• Снижает экологический след — меньше отходов от изношенных покрышек, перчаток, уплотнителей.
• Экономит ресурсы — долговечность = меньше добычи сырья.
• Расширяет применение — от медицинских имплантов до роботов-гуманоидов с «живыми» суставами.

И все же пока метод энергоёмок из-за испарения воды. Для масштабирования нужно либо сократить этот этап, либо найти способ перерабатывать воду.

Ранее ученые научились получать устойчивые к растрескиванию латексные пленки.