Vad är självhelande material?
Självhelande material är ämnen som kan reparera strukturella sprickor eller andra skador automatiskt, en förmåga som i hög grad kan förlänga den användbara livslängden för en produkt och i vissa fall hjälpa till att skydda människor från skada. Många självreparerande produkter har inspirerats av biologiska processer som tillåter levande kroppar att läka. Genom att observera naturlig läkningsaktivitet på mikroskopisk nivå har forskare utvecklat flera metoder för att replikera denna gynnsamma förmåga i konstgjorda ämnen. Det finns flera olika typer av självhelande produkter, och flera tillvägagångssätt kan användas för att skapa dessa material. Oavsett struktur är självreparerande objekt alla utformade för att fungera utan att kräva mänsklig intervention.
En typ av självreparationsprodukt är känd som ett mikroinkapslat system. Dessa självhelande material är specifikt konstruerade för att fixa små sprickor som förekommer i polymerer. Denna skada, ibland kallad "mikrokracking", kan orsakas av mechanisk slitage eller termisk stress. Mikroinkapslade material innehåller ett kemiskt medel som är formulerat för att återuppbygga och förstärka polymerstrukturen. Ett lager av epoxi innehåller dessa förstärkande kemikalier i små fickor, och medlet börjar spridas när strukturella skador får de små kapslarna att brista.
mikrovaskulära system är en annan variation av självhelande material. Liksom mikroinkapslade lösningar använder denna typ av material ett läkande medel som hålls kvar till behov. Istället för att vara enhetligt spridd över en yta i små kapslar, placeras emellertid de användbara kemikalierna i konstgjorda "vener" eller kanaler som honungskaka materialet. Denna venliknande struktur gör det möjligt att pumpas kemikalier kontinuerligt i ett spruckat område, vilket hjälper till att förhindra löpande skador.
En tredje metod som kan användas för att skapa självhelande material använder MechanoMemicAllay aktiva polymerer. Detta tillvägagångssätt liknar det sätt som mänskliga ben börjar reparera sig efter att ha brutit. Med denna metod skapas polymerer som innehåller kluster av molekyler som kallas "mekanoforer." Dessa kluster är naturligtvis benägna att ansluta till andra liknande molekyler. När en polymer påverkas av stress, bildar de inbäddade mekanoforerna en strukturell länk, ungefär som två bitar av Velbro® -fästelement som tvingas tillsammans.
Självhelande material har många praktiska tillämpningar. Forskare har experimenterat med rymdskeppsytor som automatiskt förseglar farliga brott orsakade av meteoroid strejker eller rymdskräp. Flygplan kan också dra nytta av dessa ämnen och kan dra nytta av motstånd mot sprickor på kontrollytorna. Dessa typer av material kan också användas i syntetiska gummiliknande produkter för att förhindra slitage och förbättra slitbanan.