自己修復材料とは何ですか？

自己修復材料は、構造の亀裂やその他の損傷を自動的に修復できる物質であり、製品の耐用年数を大幅に延ばすことができ、場合によっては人々を危害から守るのに役立ちます。 多くの自己修復製品は、生体の治癒を可能にする生物学的プロセスに触発されています。 顕微鏡レベルで自然な治癒活動を観察することにより、科学者は人工物質でこの有益な能力を再現するための複数の方法を開発しました。 自己修復製品にはいくつかの異なるタイプがあり、これらの材料を作成するために複数のアプローチを使用できます。 構造に関係なく、自己修復オブジェクトはすべて、人間の介入を必要とせずに機能するように設計されています。

自己修復製品の1つのタイプは、マイクロカプセル化システムとして知られています。 これらの自己修復材料は、ポリマーで発生する微小な亀裂を修正するように特別に設計されています。 「微小亀裂」と呼ばれることもあるこの損傷は、機械的摩耗または熱応力によって引き起こされる可能性があります。 マイクロカプセル化された材料には、ポリマー構造を再構築および強化するために調合された化学剤が含まれています。 エポキシの層は、これらの強化化学物質を小さなポケット内に含んでおり、構造上の損傷により小さなカプセルが破裂すると、薬剤が広がり始めます。

微小血管システムは、自己修復材料の別の種類です。 マイクロカプセル化された溶液のように、このタイプの材料は、必要になるまで封じ込められた状態に保たれる治癒剤を使用します。 しかし、有用な化学物質は、小さなカプセル内の表面全体に均一に広がるのではなく、材料をハニカム化する人工の「静脈」またはチャネルに配置されます。 この静脈のような構造により、化学物質をひび割れた領域に連続的に送り込むことができ、継続的な損傷を防ぐことができます。

自己修復材料の作成に使用できる3番目の方法は、メカノケミカル活性ポリマーを使用します。 このアプローチは、人間の骨が壊れた後に自分自身を修復し始める方法に似ています。 この方法では、「メカノフォア」と呼ばれる分子のクラスターを含むポリマーが作成されます。 これらのクラスターは、自然に他の類似の分子と接続する傾向があります。 ポリマーが応力の影響を受けると、埋め込まれたメカノフォアが構造的リンクを形成します。これは、2つのVelcro®ファスナーが押し付けられているように見えます。

自己修復材料には多くの実用的な用途があります。 科学者たちは、流星体の衝突やスペースデブリによって引き起こされる危険な破裂を自動的に封印する宇宙船の表面を実験しました。 飛行機もこれらの物質の恩恵を受けることができ、操縦翼面のひび割れに対する耐性の恩恵を受けることができます。 これらのタイプの材料は、摩耗を防ぎ、トレッドの寿命を改善するために、合成ゴムのような製品にも使用できます。