Film az önmagát gyógyító csodagumiról

Öngyógyító gumit alkottak francia vegyészek: a két darabra szakadt szalag széleit összeillesztve a darabok ismét összeforrnak egymással. A sikeres laboratóriumi kísérleteket követően megkezdődött a gyártmányfejlesztés: a tudóscsoportot vezető Ludwik Leibler először könnyen javítható gyerekjátékokat készítene az új anyagból.

A hagyományos gumi úgy viselkedik, mintha egyetlen folytonos és rugalmas molekulából állna, amelyben erős, ún. kovalens kémiai kötések kapcsolják egymáshoz a részeket. (A kovalens kötésben elektronok megosztásával jön létre kapcsolat az atomok között, a kötést fenntartó elektronok mindkét atom elektronhéjában megjelennek.) Ha a gumidarab eltörik, a kémiai kötések véglegesen megszakadnak, nem lehet újjáéleszteni őket.

Leibler kutatócsoportja (Physics and Chemistry Higher Educational Institution, ESPCI) másféle anyagot hozott létre. Egyszerű, hétköznapi anyagokból indultak ki: zsírsavakból és karbamidból alkották meg az új, öngyógyító gumit.

Ebből a keverékből nem lehet az eredeti gumival megegyező, egységes felépítésű anyagot létrehozni. A tulajdonságok egy része mégis hasonló, például az új anyag is jelentősen, eredeti hosszának akár ötszörösére is megnyújtható. A feszítőhatás elmúltával ez is visszatér eredeti formájára, méretére, de az igazi gumitól eltérően ez a visszaállás lassú, mintegy egy percet vesz igénybe.

A szétvágás után a "csodagumi" összeforr, és újra nyújtható (ESPCI)

Ha az új anyagot két részre vágják, akkor a szomszédos csoportokat összekötő hidrogénkötések megszakadnak, szabaddá válnak a zsírsavmolekula végéhez kötődő ún. amidok és imidek (lásd a keretes írásban). Ezek viszont szeretnének ismét egy partnerhez kapcsolódni, ezért ha az anyag két darabját egymáshoz szorítják, akkor újra létrejönnek a kémia kötések, újra felépülnek a hidrogénhidak.

Minél hosszabb ideig érintkezik egymással a két darab, annál több elemi kapcsolat épül ki, annál erősebben kapcsolódik egymáshoz a két darab, annál teljesebb lesz az öngyógyítás. Negyedóra elteltével már egy kétszeresre nyújtást is elvisel az anyag, kissé hosszabbra nyújtva azonban elszakad, mégpedig az összeillesztés helyén. Laboratóriumi kísérletek szerint az öngyógyító folyamat, a molekulák közti újabb és újabb kapcsolódások kiépülése még 18 óra elteltével sem áll le.

Egy kis kémia

A zsírsavak növényi és állati olajokban fordulnak elő a természetben (tejzsír, kókuszolaj, pálmamagolaj, szójaolaj, földimogyoróolaj, halolaj stb.). A kutatók a növényi olajok zsírsavait használták fel. A karbamid (CO(NH₂)₂) a fehérje-anyagcsere végterméke az emlősök vizeletében, ezért hívják ureának, húgyanyagnak is. A zsírsavak és a karbamid reakciójaként egy kétlépéses folyamatban nitrogéntartalmú csoport kapcsolódik a zsírsavmolekulák végéhez. Ezek a nitrogéntartalmú csoportok savszármazékok, pl. amidok, amelyekben az -OH csoport helyére NH₂ csoport lép, vagy imidek, amelyben az alapvegyület =O szerkezeti elemét =NH helyettesíti. A reakció eredményeként többféle molekula keletkezik, lesznek olyan zsírsavak, amelyekhez két, másokhoz három amid- vagy imidcsoport kapcsolódik. A molekulákat hidrogénkötések, hidrogénhidak kapcsolják egymáshoz.

Öngyógyító anyagot már korábban is létrehoztak, de azoknál vagy melegítésre, vagy komoly erőhatásra volt szükség az újbóli összekapcsolódáshoz. A francia kutatók gumija szobahőmérsékleten gyógyul, a darabokat elég csak finoman összeérinteni.