Co jsou samoléčivé materiály?
Samoléčivé materiály jsou látky, které jsou schopny automaticky opravit strukturální trhliny nebo jiná poškození, schopnost, která může výrazně prodloužit použitelnou životnost výrobku, a v některých případech pomáhá chránit lidi před poškozením. Mnoho samopravujících produktů bylo inspirováno biologickými procesy, které umožňují živým tělům uzdravit se. Sledováním přirozené léčivé aktivity na mikroskopické úrovni vědci vyvinuli několik metod k replikaci této prospěšné schopnosti v člověkem vyrobených látkách. Existuje několik různých typů samoléčivých přípravků a k vytvoření těchto materiálů lze použít více přístupů. Bez ohledu na strukturu jsou samoopravné objekty navrženy tak, aby fungovaly bez zásahu člověka.
Jeden typ samopravujícího produktu je známý jako mikroenkapsulovaný systém. Tyto samoléčivé materiály jsou speciálně konstruovány tak, aby fixovaly drobné trhliny, které se vyskytují v polymerech. Toto poškození, někdy nazývané „mikrokrakování“, může být způsobeno mechanickým opotřebením nebo tepelným stresem. Mikrozapouzdřené materiály obsahují chemické činidlo, které je vytvořeno tak, aby znovu vytvořilo a posílilo polymerní strukturu. Vrstva epoxidu obsahuje tyto vyztužující chemikálie v malých kapsičkách a látka se začne šířit, když strukturální poškození způsobí prasknutí malých kapslí.
Mikrovaskulární systémy jsou další paletou samoléčivých materiálů. Stejně jako roztoky mikroenkapsulovaných, tento typ materiálu používá léčivé činidlo, které je udržováno, dokud není potřeba. Místo toho, aby byly rovnoměrně rozprostřeny po povrchu uvnitř malých tobolek, jsou však užitečné chemikálie umístěny do umělých „žil“ nebo kanálů, které plástve materiál. Tato struktura podobná žíle umožňuje kontinuální čerpání chemikálií do prasklé oblasti, což pomáhá zabránit pokračujícímu poškození.
Třetí metoda, která může být použita k vytvoření samoléčivých materiálů, využívá mechanochemicky aktivní polymery. Tento přístup je podobný způsobu, jakým se lidské kosti začnou opravovat po zlomení. S touto metodou se vytvářejí polymery, které obsahují shluky molekul nazývané „mechanofory“. Tyto klastry jsou přirozeně náchylné ke spojení s jinými podobnými molekulami. Když je polymer ovlivněn stresem, zapuštěné mechanofóry vytvoří strukturální spojení, podobně jako dva kusy suchých zipů, které jsou přitlačovány k sobě.
Samoléčivé materiály mají mnoho praktických aplikací. Vědci experimentovali s povrchy kosmických lodí, které automaticky uzavírají nebezpečné trhliny způsobené údery meteoroidů nebo vesmírnými troskami. Letadla mohou také těžit z těchto látek a mohou těžit z odolnosti vůči prasklinám na kontrolních površích. Tyto typy materiálů mohou být také použity ve výrobcích podobných syntetickému kaučuku, aby se zabránilo opotřebení a zlepšila životnost běhounu.