8 jun. 2026
1 minuut
Aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT) is een opmerkelijke methode ontwikkeld om kunststoffen beter bestand te maken tegen plotselinge impact. Door juist zwakkere chemische bindingen in polymeren in te bouwen, blijken materialen zoals polystyreen en SBS-rubber aanzienlijk meer energie te kunnen absorberen bij een botsing. Volgens de onderzoekers kan de slagvastheid van deze materialen hierdoor ongeveer verdubbelen.
De bovenste rij (in kleur) toont een 3D-weergave van de uitstroomzijde van de inslag. De middelste rij bevat SEM-opnamen (scanning-elektronenmicroscopie) van de schade die zich vanuit het inslaggat radiaal verspreidt. Deze schade is aanzienlijk groter bij het conventionele polystyreen.
De onderste rij toont een detailopname van de scheuren die zijn ontstaan rond de inslagzone. Bij de gemodificeerde polymeren blijft de scheurvorming duidelijk beperkter.
De resultaten zijn gepubliceerd in Nature en bouwen voort op eerder onderzoek van dezelfde onderzoeksgroep naar zogenaamde mechanoforen: chemische groepen die gecontroleerd breken wanneer ze mechanisch worden belast.
Zwakke schakel maakt materiaal sterker
Wanneer een impact optreedt, breken de zwakkere verbindingen lokaal open en ontstaat een zone waarin energie wordt geabsorbeerd en verspreid. Daardoor wordt voorkomen dat scheuren zich ongecontroleerd door het materiaal voortplanten. Het resultaat is een kunststof die aanzienlijk meer impactenergie kan verwerken voordat schade ontstaat. Onderzoeksleider Jeremiah Johnson vergelijkt het met een kreukelzone in een auto: een deel van de structuur offert zich op om grotere schade te voorkomen.
Getest met projectielen van 750 meter per seconde
Om de prestaties te meten gebruikten de onderzoekers een testopstelling waarbij microscopisch kleine silicadeeltjes met snelheden van ongeveer 750 meter per seconde op dunne kunststof films worden afgevuurd. Door de snelheid van de deeltjes vóór en na de impact te meten, kon nauwkeurig worden bepaald hoeveel energie het materiaal absorbeerde.
Bij polystyreen met de nieuwe mechanofore kruisverbindingen werd een duidelijk hogere energieabsorptie gemeten dan bij conventioneel polystyreen of traditioneel verknoopt polystyreen. Microscopische analyse liet bovendien zien dat de schade rond de inslagzone veel beter gecontroleerd bleef.
Ook potentieel voor banden en schoenzolen
Naast polystyreen testten de onderzoekers de technologie op styreen-butadieen-styreen (SBS), een thermoplastisch elastomeer dat onder meer wordt gebruikt in schoenzolen, dakbedekkingen en asfaltmodificatie. Ook daar werd een aanzienlijke verbetering van de impactbestendigheid waargenomen.
De onderzoeksgroep onderzoekt inmiddels of hetzelfde principe kan worden toegepast op styreen-butadieenrubber (SBR), een van de belangrijkste grondstoffen voor autobanden. Als dat lukt, zouden banden langer mee kunnen gaan en mogelijk minder slijtagedeeltjes produceren. Bandenslijtage geldt momenteel als een van de grootste bronnen van microplastics in het milieu.
Relevantie voor bestaande kunststoffen
Een belangrijk aspect van het onderzoek is dat de methode niet is ontwikkeld voor volledig nieuwe polymeren, maar voor bestaande commerciële materialen. Volgens de onderzoekers kan de technologie in principe worden toegepast op gangbare kunststoffen die al op grote schaal worden geproduceerd en verwerkt.
Het laatste nieuws
Anderen lazen ook
