Hva er selvhelbredende materialer?
Selvhelbredende materialer er stoffer som er i stand til å reparere strukturelle sprekker eller andre skader automatisk, en evne som i stor grad kan forlenge levetiden til et produkt, og i noen tilfeller bidra til å beskytte mennesker mot skade. Mange selvreparerende produkter er inspirert av biologiske prosesser som lar levende kropper heles. Ved å observere naturlig helbredelsesaktivitet på mikroskopisk nivå, har forskere utviklet flere metoder for å gjenskape denne gunstige evnen i menneskeskapte stoffer. Det finnes flere forskjellige typer selvhelbredende produkter, og flere tilnærminger kan brukes til å lage disse materialene. Uavhengig av strukturen er selvreparerende gjenstander alle designet for å fungere uten å kreve menneskelig innblanding.
En type selvreparerende produkt er kjent som et mikroinnkapslet system. Disse selvhelbredende materialene er spesielt utviklet for å fikse minuscule sprekker som oppstår i polymerer. Denne skaden, noen ganger kalt "mikrokrakking", kan være forårsaket av mekanisk slitasje eller termisk belastning. Mikrokapslede materialer inneholder et kjemisk middel som er formulert for å gjenoppbygge og forsterke polymerstrukturen. Et lag med epoksy inneholder disse forsterkende kjemikaliene i små lommer, og midlet begynner å spre seg når strukturelle skader får de små kapslene til å sprekke.
Mikrovaskulære systemer er en annen rekke selvhelbredende materialer. Som mikroinnkapslede løsninger bruker denne typen materiale et helbredelsesmiddel som holdes inneholdt til det trengs. I stedet for å være jevnt spredt over en overflate i bittesmå kapsler, plasseres de nyttige kjemikaliene imidlertid i kunstige "årer" eller kanaler som bikaker materialet. Denne venelignende strukturen gjør det mulig å pumpe kjemikalier kontinuerlig inn i et sprukket område, noe som bidrar til å forhindre vedvarende skader.
En tredje metode som kan brukes til å lage selvhelbredende materialer, benytter meganokjemisk aktive polymerer. Denne tilnærmingen ligner på måten menneskelige bein begynner å reparere seg etter brudd. Med denne metoden lages polymerer som inneholder klynger av molekyler som kalles "mekanoforer." Disse klyngene er naturlig utsatt for forbindelse med andre lignende molekyler. Når en polymer påvirkes av spenning, danner de innebygde mekanoforene en strukturell kobling, omtrent som to biter av borrelås som festes sammen.
Selvhelende materialer har mange praktiske anvendelser. Forskere har eksperimentert med romfartøyoverflater som automatisk forsegler farlige brudd forårsaket av meteoroidstreik eller romrester. Fly kan også dra nytte av disse stoffene, og kan dra nytte av motstand mot sprekker på kontrollflatene. Disse typer materialer kan også brukes i syntetiske gummilignende produkter for å forhindre slitasje og forbedre slitebanen.