Kostnaden för att tillverka plast, målar, beläggningar för mobiltelefonskärmar och andra material som läker sig själva som hud kan minskas dramatiskt tack vare ett genombrott som ett team från Clemson University beskriver i den senaste upplagan av tidskriften Vetenskap .

Marek Urban och hans team skrev om hur de kunde ge självläkande egenskaper till polymerer som används i relativt billiga varor, som färger, plaster och beläggningar. Nästa steg är att gå från att tillverka små mängder i ett labb till att producera stora mängder.

"Det är inte tillgängligt i industriell skala, men det är väldigt nära, sa Urban, som är J.E. Sirrine Foundations ordförande och professor vid institutionen för materialvetenskap och teknik vid Clemson.

Forskare har tillverkat små partier av självläkande polymerer under de senaste två decennierna, men att producera dem i kommersiell skala har hittills till stor del varit oöverkomliga.

Urban sa att han och hans team drog fördel av interaktioner mellan sampolymerer som han liknade vid spagettisträngar med små borstar på sidan.

Ju längre spaghettistrådarna blir, ju mer de trasslar in sig, han sa. Sidogrupperna låser sig som två sammanflätade händer, gör det svårare att dra isär dem, sa Urban.

"På samma gång, de gillar varandra, " han sa så, när du drar ut dem, de kommer tillbaka tillsammans. Det blir självläkande vid den tidpunkten.

"Hur enkelt det än låter, dessa studier avslöjade också att allestädes närvarande och typiskt svaga van der Waals interaktioner i plast, när man är orienterad, kommer att resultera i självläkning. Den här upptäckten kommer att påverka utvecklingen av hållbara material som använder svag bindning som tillsammans blir mycket stark när den orienteras."

Det som är betydelsefullt med hans senaste genombrott är att om ett företag ville ta ut tekniken på marknaden, det skulle inte längre behöva bygga en ny fabrik för att producera självläkande polymerer, sa Urban.

Urban uppskattade att en ökning av skalan för att tillverka polymerer eller färger med hundratals liter kunde göras på sex till 12 månader.

"För alla som vill göra dessa typer av självläkande material, de skulle i huvudsak behöva designa en syntetisk process och skala upp den, ", sade Urban. "Nyckeln är att uppskalningsprocessen måste kontrolleras exakt. Det är en enorm skillnad mellan att göra något i labbet och att skala upp det. Vi vet att tekniken är tillgänglig för dem."

Artikeln har titeln ""Key-and-lock" självläkande sampolymerer för råvaror" och markerar andra gången sedan 2009 som Urban har detaljerat sitt arbete med självläkande polymerer i Vetenskap . Medförfattare till den nyare artikeln är Dmitriy Davydovich, Ying Yang, Tugba Demir, Yunzhi Zhang och Leah Casabianca, hela Clemson University.

Rajendra Bordia, ordförande för institutionen för materialvetenskap och teknik vid Clemson, gratulerade Urban och hans forskargrupp.

" Vetenskap är en mycket selektiv, högeffektiv journal, " sa Bordia. "Dr. Urbans senaste artikel befäster ytterligare hans plats bland världens ledande forskare inom polymerer och speciellt om självläkande polymerer. Hans framgång är välförtjänt."

Anand Gramopadhye, dekanus för ingenjörshögskolan, Beräknings- och tillämpad vetenskap, sade Urbans framgång understryker graden av stipendium han ger till college.

"Dr. Urban publiceras konsekvent i världens ledande akademiska tidskrifter och hedras ofta med utmärkelser av sina kamrater, ", sa Gramopadhye. "Jag gratulerar honom till hans senaste artikel i Vetenskap ."

Urban sa att han hade idén till forskningen innan han kom till Clemson men att han inte hade teamet på plats för att hitta vad som orsakar självläkande beteende.

"Det är väldigt lätt att designa något genom att i huvudsak blanda ihop saker och säga, 'Oh titta, detta läker sig själv, men vi vet inte varför, '" sa han. "Skillnaden med vårt team är att vi vet exakt hur man designar dessa system. Vi förstår begränsningarna, vi har analytiska verktyg att mäta, och vi förstår vad som krävs för att denna teknik ska gå till nästa nivå.

"Således, frågan är:har du rätt personer att göra detta? Vi är väldigt lyckliga – Clemson är det bästa stället att göra detta på."