Wat zijn Self-Healing Materials?

Zelfherstellende materialen zijn stoffen die kunnen structurele scheuren of andere beschadigingen automatisch herstellen, een vermogen dat sterk kan verlengen van de bruikbare levensduur van een product, en in sommige gevallen helpen om mensen te beschermen tegen schade. Veel zelfherstellende producten zijn geïnspireerd op biologische processen die levende lichamen toelaten om te genezen. Door het observeren van natuurlijke genezing activiteit op microscopisch niveau, hebben wetenschappers meerdere methoden om dit heilzaam vermogen in de mens gemaakte stoffen repliceren ontwikkelen. Er zijn verschillende soorten zelfherstellende producten, en meerdere benaderingen kunnen worden gebruikt om deze materialen te maken. Ongeacht de structuur, zijn zelfherstellende objecten allemaal ontworpen om te functioneren zonder menselijke tussenkomst.

Eén type zelfherstellend product is bekend als een micro-ingekapselde systeem. Deze zelfherstellende materialen zijn speciaal ontworpen om minuscule scheurtjes die zich voordoen in polymeren op te lossen. Deze schade, soms "microscheurtjes 'kan worden veroorzaakt door mechanische slijtage en thermische spanningen. Microïngekapselde materialen bevatten een chemische stof die wordt geformuleerd om weer op te bouwen en te versterken van het polymeer. Een laag van epoxy bevat deze versterking van chemische stoffen in kleine zakken, en de agent begint te verspreiden wanneer structurele schade zorgt ervoor dat de kleine capsules te scheuren.

Microvasculaire systemen zijn een ander ras van zelfherstellende materialen. Net als in microcapsules oplossingen, dit soort materiaal maakt gebruik van een helende agent die opgenomen wordt bewaard totdat het nodig is. In plaats van uniform over een oppervlak in kleine capsules evenwel de nuttige stoffen worden in kunstmatige "aders" of kanalen die het materiaal honingraat. Deze ader-achtige structuur laat chemicaliën continu te worden gepompt in een gekraakt terrein, die helpt voorkomen dat lopende schade.

Een derde werkwijze die kan worden gebruikt om zelfherstellende materialen maken werk mechanochemically actieve polymeren. Deze aanpak is vergelijkbaar met de manier waarop menselijke botten beginnen zich te herstellen na het breken. Bij deze werkwijze worden polymeren gemaakt die bevat clusters van moleculen noemen als "mechanophores." Deze clusters van nature tot verbinding met andere soortgelijke moleculen. Wanneer een polymeer wordt beïnvloed door stress, de embedded mechanophores vormen een structurele band, net als twee stukken klittenband sluitingen samen gedwongen.

Self Healing materialen hebben vele praktische toepassingen. Wetenschappers hebben geëxperimenteerd met ruimtevaartuigen oppervlakken die automatisch verzegelen gevaarlijke breuken veroorzaakt door meteoroïde stakingen of ruimteafval. Vliegtuigen kunnen ook profiteren van deze stoffen, en kunnen profiteren van de weerstand tegen scheuren op de stuurvlakken. Deze soorten materialen kunnen ook worden gebruikt in synthetische rubberachtige producten, om slijtage te voorkomen en om slijtweerstand.