Co to są materiały do samozapoczenia?
Materiały do samozapoczenia to substancje, które są w stanie automatycznie naprawić pęknięcia strukturalne lub inne szkody, zdolność, która może znacznie wydłużyć użyteczny okres żywotności produktu, aw niektórych przypadkach pomaga chronić ludzi przed krzywdą. Wiele produktów naprawiających zostało zainspirowane procesami biologicznymi, które pozwalają na leczenie żywych ciał. Obserwując naturalną aktywność gojenia na poziomie mikroskopowym, naukowcy opracowali wiele metod replikowania tej korzystnej zdolności w substancjach wytworzonych przez człowieka. Istnieje kilka różnych rodzajów produktów samozapoczynnych i do tworzenia tych materiałów można zastosować wiele podejść. Niezależnie od struktury, samokilisne obiekty są zaprojektowane do funkcjonowania bez wymagania interwencji człowieka.
Jeden rodzaj produktu samokilania jest znany jako system mikrokapsułowy. Te samowystarczalne materiały są specjalnie zaprojektowane w celu naprawy drobnych pęknięć występujących w polimerach. To uszkodzenie, czasami nazywane „mikrookracowaniem”, mogą być spowodowane przez Mechazużycie nici lub naprężenie termiczne. Materiały mikroenkapsulowane zawierają środek chemiczny, który jest sformułowany w celu odbudowy i wzmocnienia struktury polimeru. Warstwa epoksydowego zawiera te zbrojeniowe chemikalia w małych kieszeniach, a środek zaczyna rozprzestrzeniać się, gdy uszkodzenia strukturalne powodują pęknięcie małych kapsułek.
Systemy mikronaczyniowe to kolejna różnorodność materiałów do samodzielnych. Podobnie jak roztwory mikrokapsułkowane, ten rodzaj materiału wykorzystuje czynnik leczniczy, który jest utrzymywany, dopóki nie jest to potrzebne. Zamiast równomiernie rozprzestrzeniania się na powierzchni w małych kapsułkach, pomocne chemikalia są umieszczane w sztucznych „żyłach” lub kanałach, które o plamie miodu materiału. Ta struktura podobna do żyły pozwala na ciągłe pompowanie chemikaliów do pękniętego obszaru, co pomaga zapobiec ciągłym uszkodzeniom.
Trzecia metoda, której można zastosować do tworzenia materiałów samopomocy, wykorzystuje Mechanochemically Aktywne polimery. Takie podejście jest podobne do sposobu, w jaki ludzkie kości zaczynają się naprawić po zerwaniu. Dzięki tej metodzie tworzone są polimery, które zawierają klastry cząsteczek wywoływanych jako „mechanofory”. Klastry te są naturalnie podatne na łączenie się z innymi podobnymi cząsteczkami. Gdy naprężenie wpływa na polimer, wbudowane mechanofory tworzą łącznik strukturalny, podobnie jak dwa elementy złącze na rzep.
Materiały do samozapoczenia mają wiele praktycznych zastosowań. Naukowcy eksperymentowali z powierzchniami statków kosmicznych, które automatycznie uszczelniają niebezpieczne pęknięcia spowodowane uderzeniami meteoroidowymi lub resztkami kosmicznymi. Samoloty mogą również skorzystać z tych substancji i mogą skorzystać z oporu na pęknięcia na powierzchniach kontrolnych. Tego rodzaju materiały mogą być również stosowane w syntetycznych produktach podobnych do gumy, aby zapobiec zużyciu i poprawić żywotność bieżnika.