Jaké jsou samoléčivé materiály?
Samolékví materiály jsou látky, které jsou schopny automaticky opravit strukturální trhliny nebo jiné poškození, schopnost, která může výrazně prodloužit použitelný život produktu, a v některých případech pomáhá chránit lidi před poškozením. Mnoho samopravčních produktů bylo inspirováno biologickými procesy, které umožňují živým tělům léčit. Pozorováním přirozené hojení aktivity na mikroskopické úrovni vědci vyvinou několik metod k replikaci této prospěšné schopnosti v látkách způsobených člověkem. Existuje několik různých typů samoléčivých produktů a k vytvoření těchto materiálů lze použít více přístupů. Bez ohledu na strukturu jsou všechny objekty opravné samopravy navrženy tak, aby fungovaly, aniž by vyžadovaly lidský zásah.
Jeden typ samopravitelného produktu je známý jako mikroenkapsulovaný systém. Tyto samoléčivé materiály jsou speciálně vytvořeny tak, aby opravovaly nepatrné trhliny, které se vyskytují v polymerech. Toto poškození, někdy nazývané „mikrocrocking“, může být způsobeno mechanické opotřebení nebo tepelné napětí. Mikrokapsulované materiály obsahují chemické činidlo, které je formulováno pro přestavbu a posílení polymerní struktury. Vrstva epoxidu obsahuje tyto zesílené chemikálie v malých kapsách a činidlo se začíná šířit, když strukturální poškození způsobí prasknutí malých tobolek.
Mikrovaskulární systémy jsou další rozmanitost samoléčivých materiálů. Stejně jako mikroenkapsulovaná řešení, tento typ materiálu používá léčivé činidlo, které je udržováno, dokud není potřeba. Místo toho, aby se rovnoměrně šířily po povrchu v malých tobolek, jsou však užitečné chemikálie umístěny do umělých „žil“ nebo kanálů, které materiál voštily. Tato struktura podobná žíle umožňuje, aby byly chemikálie nepřetržitě čerpány do prasklé oblasti, což pomáhá zabránit průběžnému poškození.
Třetí metoda, kterou lze použít k vytvoření samoléčivých materiálů, používá mechanochemically aktivní polymery. Tento přístup je podobný způsobu, jakým se lidské kosti po prolomení začnou opravovat. S touto metodou jsou vytvářeny polymery, které obsahují shluky molekul, nazývají se jako „mechanofory“. Tyto shluky jsou přirozeně náchylné k spojení s jinými podobnými molekulami. Když je polymer ovlivněn napětím, vestavěné mechanofory tvoří strukturální spojení, podobně jako dva kusy suchých řasy jsou nuceny dohromady.
Samoléhavé materiály mají mnoho praktických aplikací. Vědci experimentovali s povrchy kosmické lodi, které automaticky utěsňují nebezpečné prasknutí způsobené meteoroidními údery nebo prostorovými úlomky. Letadla mohou také těžit z těchto látek a mohou těžit z odolnosti vůči trhlinám na kontrolních površích. Tyto typy materiálů mohou být také použity v syntetických gumových produktech, aby se zabránilo opotřebení životnosti běhounu.