Hvad er selvhelbredende materialer?
Selvhelende materialer er stoffer, der automatisk er i stand til at reparere strukturelle revner eller andre skader, en evne, der i høj grad kan forlænge et produkts brugbare levetid og i nogle tilfælde hjælpe med at beskytte mennesker mod skade. Mange selvreparerende produkter er inspireret af biologiske processer, der tillader levende kroppe at heles. Ved at observere naturlig helingsaktivitet på mikroskopisk niveau har forskere udviklet flere metoder til at gentage denne gavnlige evne i menneskeskabte stoffer. Der er flere forskellige typer af selvhelbredende produkter, og der kan bruges flere tilgange til at skabe disse materialer. Uanset strukturen er selvreparerende genstande alle designet til at fungere uden at kræve menneskelig indgriben.
En type selvreparerende produkt er kendt som et mikroindkapslet system. Disse selvhelende materialer er specifikt konstrueret til at fikse minuscule revner, der forekommer i polymerer. Denne skade, nogle gange kaldet "mikrokrakning", kan være forårsaget af mekanisk slid eller termisk belastning. Mikrokapslede materialer indeholder et kemisk middel, der er formuleret til at genopbygge og forstærke polymerstrukturen. Et lag epoxy indeholder disse forstærkende kemikalier i små lommer, og midlet begynder at sprede sig, når strukturelle skader får de små kapsler til at sprænge.
Mikrovaskulære systemer er en anden række selvhelbredende materialer. Ligesom mikroindkapslede opløsninger bruger denne type materiale et helingsmiddel, der holdes indeholdt indtil nødvendigt. I stedet for at være ensartet spredt over en overflade inden i små kapsler, placeres de hjælpsomme kemikalier imidlertid i kunstige "årer" eller kanaler, der honningceller materialet. Denne vene-lignende struktur tillader, at kemikalier kontinuerligt pumpes ind i et revnet område, hvilket hjælper med at forhindre løbende skader.
En tredje metode, der kan bruges til at skabe selvhelbredende materialer, anvender mechanokemisk aktive polymerer. Denne tilgang ligner den måde, hvorpå menneskelige knogler begynder at reparere sig selv efter brud. Med denne metode oprettes polymerer, der indeholder klynger af molekyler, der kaldes "mekanoforer." Disse klynger er naturligt tilbøjelige til at forbinde med andre lignende molekyler. Når en polymer påvirkes af stress, danner de indlejrede mekanoforer en strukturel forbindelse, ligesom to stykker Velcro®-fastgørelsesmidler, der tvinges sammen.
Selvhelende materialer har mange praktiske anvendelser. Forskere har eksperimenteret med rumfartøjsoverflader, der automatisk forsegler farlige brud forårsaget af meteoroid strejker eller rumskidt. Fly kan også drage fordel af disse stoffer og kan drage fordel af modstand mod revner på kontroloverfladerne. Disse typer materialer kan også bruges i syntetiske gummilignende produkter for at forhindre slid og forbedre slidbanens levetid.