Органические кристаллы научились самовосстанавливаться при криогенных температурах

Учёные из Цзилиньского университета (Китай) создали органические кристаллы PBDPA, которые способны самостоятельно залечивать трещины в широком диапазоне температур — от криогенных (ниже -150°C) до высоких (до +150°C).

В отличие от большинства материалов, которые становятся хрупкими на холоде, эти прозрачные оранжевые кристаллы восстанавливаются без внешнего вмешательства, возвращая до 99% своей первоначальной оптической прозрачности.

Ключ к уникальному свойству — в строении материала. Каждая молекула в кристалле обладает постоянным дипольным моментом (является «крошечным магнитом»), а слои молекул расположены так, что их заряды чередуются. Это создаёт сильное электростатическое притяжение между слоями.

Процесс заживления похож на застёгивание молнии: как только механическое напряжение, вызвавшее трещину, исчезает, ближайшие точки разлома притягиваются друг к другу, «застёгиваясь» и постепенно стягивая всю трещину.

Поскольку механизм не зависит от текучести молекул, он работает даже при температурах жидкого азота, где молекулярное движение практически останавливается. Это открывает перспективы для создания долговечных материалов для аэрокосмической отрасли, полярных исследований и глубоководной техники, где оборудование подвергается экстремальным перепадам температур.

Исследование опубликовано в журнале Nature Materials.