Wat zijn zelfherstellende materialen?

Zelfherstellende materialen zijn stoffen die in staat zijn om structurele scheuren of andere schade automatisch te repareren, een vermogen die de bruikbare levensduur van een product aanzienlijk kan verlengen en in sommige gevallen helpt om mensen tegen schade te beschermen.Veel zelfreparerende producten zijn geïnspireerd door biologische processen die levende lichamen toestaan te genezen.Door de natuurlijke genezingsactiviteit op microscopisch niveau te observeren, hebben wetenschappers meerdere methoden ontwikkeld om dit gunstige vermogen in door de mens gemaakte stoffen te repliceren.Er zijn verschillende soorten zelfherstellende producten en meerdere benaderingen kunnen worden gebruikt om deze materialen te maken.Ongeacht de structuur zijn zelfreparerende objecten allemaal ontworpen om te functioneren zonder menselijke tussenkomst te vereisen.

Eén type zelfreparerend product staat bekend als een micro -ingekapseld systeem.Deze zelfherstellende materialen worden specifiek gemanipuleerd om minuscule scheuren die in polymeren voorkomen te repareren.Deze schade, soms microscheuren genoemd, kan worden veroorzaakt door mechanische slijtage of thermische stress.Micro -ingekapselde materialen bevatten een chemisch middel dat is geformuleerd om de polymeerstructuur opnieuw op te bouwen en te versterken.Een laag epoxy bevat deze versterkende chemicaliën in kleine zakken, en het middel begint zich te verspreiden wanneer structurele schade de kleine capsules veroorzaakt.Net als micro -ingekapselde oplossingen, gebruikt dit type materiaal een genezingsmiddel dat wordt bewaard totdat het nodig is.In plaats van uniform te worden verspreid over een oppervlak binnen kleine capsules, worden de nuttige chemicaliën echter geplaatst in kunstmatige aderen of kanalen die het materiaal honing hebben.Door deze aderachtige structuur kan chemicaliën continu in een gebarsten gebied worden gepompt, wat helpt bij het voorkomen van voortdurende schade.

Een derde methode die kan worden gebruikt om zelfherstellende materialen te creëren, maakt gebruik van mechanochemisch actieve polymeren.Deze benadering is vergelijkbaar met de manier waarop menselijke botten zichzelf beginnen te repareren na het breken.Met deze methode worden polymeren gecreëerd die clusters van moleculen bevatten die als mechanoforen oproepen.Deze clusters zijn van nature vatbaar voor verbinding met andere vergelijkbare moleculen.Wanneer een polymeer wordt beïnvloed door stress, vormen de ingebedde mechanoforen een structurele link, net als twee stukken klittenband reg;bevestigingsmiddelen die samen worden gedwongen.

Zelfherstellende materialen hebben veel praktische toepassingen.Wetenschappers hebben geëxperimenteerd met ruimtevaartuigoppervlakken die automatisch gevaarlijke breuken veroorzaakt door meteoroïde aanvallen of ruimteafval afsluiten.Vliegtuigen kunnen ook profiteren van deze stoffen en kunnen profiteren van resistentie tegen scheuren op de controloppervlakken.Dit soort materialen kan ook worden gebruikt in synthetische rubberachtige producten, om de levensduur van de looptijd te voorkomen en te verbeteren.