A gumi évezredek óta alapvető anyaga az emberi civilizációnak, mindennapi tárgyaink és ipari folyamataink nélkülözhetetlen része. Azonban hiába a hosszú történelem, a gumi egyik legfőbb gyengesége, a repedésekkel és a kopással szembeni korlátozott ellenállása mindmáig kihívást jelentett. Most azonban a Harvard Egyetem kutatóinak köszönhetően egy forradalmi gumikeverék van születőben, amely ígéretes megoldást kínálhat erre a régóta fennálló problémára. Ez az új anyag nem csupán erősebb, de tartósabb is lehet elődeinél, miközben megőrzi a gumi alapvető rugalmasságát.
Az Amazonas vidékén őshonos kaucsukfa nedvéből nyert természetes gumi, illetve annak szintetikus változatai széles körben elterjedtek. Gondoljunk csak a gépjárműabroncsokra, a cipőtalpakra, az orvosi eszközökre vagy éppen a háztartási kesztyűkre. Mindezek ellenére a gumi szerkezete miatt hajlamos az idő előtti elöregedésre, repedezésre, különösen ismétlődő mechanikai igénybevétel, nyújtás vagy hajlítás esetén. Ez nemcsak gazdasági veszteséget jelent a gyakori cserék miatt, hanem környezeti szempontból is aggályos, hiszen a gumihulladék jelentős terhet ró bolygónkra.
A Zhigang Suo vezette kutatócsoport a Nature Sustainability című tudományos folyóiratban publikálta eredményeit egy olyan innovatív eljárásról, amely alapjaiban változtathatja meg a gumigyártást. Az általuk kifejlesztett anyag, a beszédes nevű „tanglemer”, a hagyományos vulkanizálási eljárás egyedi módosításával jön létre. Míg a hagyományos gumi szerkezetét sűrűn térhálósított, viszonylag rövid polimer láncok alkotják, addig a tanglemer esetében hosszú, egymásba gabalyodó polimer láncok hálózatát hozták létre. Ezt a struktúrát a kutatók egy tál spagettihez hasonlították, ahol a hosszú szálak képesek elcsúszni egymáson, ezáltal hatékonyabban nyelik el és osztják el a külső erőhatásokból származó feszültséget.
A laboratóriumi tesztek meghökkentő eredményeket hoztak. Az új tanglemer anyag összességében akár tízszeres szakítószilárdságot mutatott a hagyományos gumihoz képest. Emellett az ismételt nyújtás során fellépő lassú repedésnövekedéssel szembeni ellenállása négyszeresére javult. Suo professzor elmondása szerint bár számítottak a tulajdonságok javulására, az elért mérték őket is meglepte. Ez a fokozott repedésállóság azt jelenti, hogy a tanglemerből készült termékek élettartama jelentősen megnövekedhet, csökkentve a csere szükségességét és a hulladék mennyiségét.
Amikor egy hagyományos gumiban repedés keletkezik, az gyorsan továbbterjedhet, mivel a rövid polimer láncok könnyen elszakadnak. Ezzel szemben a tanglemer hosszú, összefonódó láncai a repedés csúcsánál képesek átrendeződni, eloszlatva a koncentrált feszültséget, ami megnehezíti a repedés továbbhaladását. Ez a mechanizmus adja az anyag kiemelkedő szívósságát és rugalmasságát.
Azonban, mint minden ígéretes fejlesztésnél, itt is vannak még megoldandó problémák. Az új eljárás jelenlegi formájában jelentős mennyiségű víz elpárologtatását igényli, ami nagymértékben korlátozza az ipari méretű gyártás lehetőségét. A kutatók következő nagy feladata tehát az eljárás finomítása és skálázhatóvá tétele. Amennyiben ez sikerül, az nemcsak a termékek tartósságát növelheti, hanem hozzájárulhat a fenntarthatóság növeléséhez is. A tartósabb gumi révén kevesebb nyersanyagra és energiára lenne szükség a gyártáshoz, valamint csökkenne a hulladék mennyisége, mérsékelve ezzel a gumigyártás és -felhasználás környezeti terhelését. Ezáltal a tanglemer nemcsak egy új anyag lehet, hanem egy lépés egy zöldebb jövő felé.
