Vad är självhelande material?
Självläkande material är ämnen som kan reparera strukturella sprickor eller andra skador automatiskt, en förmåga som i hög grad kan förlänga en produkts användbara livslängd 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 fördelaktiga förmåga i konstgjorda ämnen. Det finns flera olika typer av självhelande produkter, och flera metoder kan användas för att skapa dessa material. Oberoende av strukturen är självreparerande föremål alla utformade för att fungera utan att kräva mänsklig ingripande.
En typ av självreparerande produkt kallas ett mikroinkapslat system. Dessa självhelande material är speciellt framtagna för att fixera minskarule sprickor som förekommer i polymerer. Denna skada, ibland kallad "mikrokrackning", kan orsakas av mekaniskt slitage eller termisk påfrestning. Mikroenkapslade material innehåller ett kemiskt medel som är formulerat för att bygga upp och förstärka polymerstrukturen. Ett lager 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 helande medel som förvaras innehållande tills det behövs. Istället för att vara jämnt spridda över en yta i små kapslar placeras emellertid de användbara kemikalierna i konstgjorda "vener" eller kanaler som honungskaka materialet. Denna venliknande struktur tillåter kontinuerligt att kemikalier pumpas in i ett sprucket område, vilket hjälper till att förhindra pågående skador.
En tredje metod som kan användas för att skapa självhelande material använder mechanochemically aktiva polymerer. Denna metod liknar det sätt som mänskliga ben börjar reparera sig själva efter att ha brutit. Med denna metod skapas polymerer som innehåller kluster av molekyler som kallas "mekanoforer." Dessa kluster är naturligt benägna att ansluta till andra liknande molekyler. När en polymer påverkas av spänning, bildar de inbäddade mekanoforerna en strukturell länk, ungefär som två delar av kardborrband som tvingas ihop.
Självläkande material har många praktiska tillämpningar. Forskare har experimenterat med rymdskeppsytor som automatiskt förseglar farliga brott orsakade av meteoroidstrejker eller rymdskräp. Flygplan kan också dra nytta av dessa ämnen och kan dra nytta av motståndskraft mot sprickor på kontrollytorna. Dessa typer av material kan också användas i syntetiska gummiliknande produkter för att förhindra slitage och förbättra slitbanans livslängd.