Hva er Self-Healing Materialer?

October 20  by Eliza

Selvhelbredende materialer er stoffer som er i stand til å reparere strukturelle sprekker eller andre skader automatisk, en evne som i stor grad kan forlenge levetiden til et produkt, og i noen tilfeller bidra til å beskytte folk fra skade. Mange selv reparere produkter har blitt inspirert av biologiske prosesser som tillater levende organer for å helbrede. Ved å observere naturlig healing aktivitet på et mikroskopisk nivå, har forskere utvikle flere metoder for å gjenskape dette gunstig evne i kunstige stoffer. Det finnes flere forskjellige typer av selvhelbredende produkter, og flere fremgangsmåter kan anvendes for å lage disse materialer. Uavhengig av strukturen, er selv reparere gjenstander laget for å fungere uten at menneskelig inngripen.

En type av selvreparerende produkt som er kjent som en mikroinnkapslet system. Disse selvhelbredende materialer er spesielt konstruert for å fikse ørsmå sprekker som oppstår i polymerer. Denne skaden, noen ganger kalt "mikrosprekkdannelse", kan være forårsaket av mekanisk slitasje eller termisk belastning. Mikroinnkapslede materialer inneholder et kjemisk middel som er formulert for å gjenoppbygge og forsterke polymerstrukturen. Et lag av epoxy inneholder disse armerings kjemikalier i små lommer, og midlet begynner å spre seg når strukturelle skader fører til at små kapsler revne.

Mikrovaskulære systemer er en annen rekke selvhelbredende materialer. Som mikroinnkapslede løsninger, denne typen materiale bruker en helbredende agent som holdes inneholdt inntil nødvendig. I stedet for å være jevnt fordelt over hele overflaten i små kapsler, derimot, er de nyttige kjemikalier anbringes i kunstige "årer" eller kanaler som honeycomb materialet. Dette vene lignende strukturen tillater kjemikalier til å være kontinuerlig pumpes inn i et sprukket området, som bidrar til å hindre pågående skade.

En tredje fremgangsmåte som kan brukes til å lage selvhelbredende materialer anvender mechanochemically aktive polymerer. Denne tilnærmingen er på samme måte som menneskebein begynne å reparere seg selv etter å ha brutt. Med denne metoden, er polymerer opprettet som inneholder klynger av molekyler kaller som "mechanophores." Disse klyngene er naturlig utsatt for å få kontakt med andre lignende molekyler. Når en polymer blir påvirket av stress, den innebygde mechanophores danne en strukturell kobling, omtrent som to stykker av Velcro festemidler blir tvunget sammen.

Selvhelbredende materialer har mange praktiske anvendelser. Forskere har eksperimentert med romfartøy flater som automatisk forsegle farlige brudd forårsaket av meteoritt streik eller romsøppel. Flyene kan også dra nytte av disse stoffene, og kan dra nytte av motstand mot sprekker på kontrollflater. Disse typer materialer kan også anvendes i syntetiske gummilignende produkt, for å hindre slitasje og øke slitebanens levetid.