Ученые разработали инновационный композитный материал, который умеет сам себя чинить. По оценкам экспертов, новая технология может продлить срок службы деталей самолетов, автомобилей, ветряков и даже космических аппаратов с десятков до сотен лет. Использование нового материала может резко сократить расходы на создание и ремонт nt[ybrb, а также уменьшить количество отходов. Исследование провела команда из Университета штата Северная Каролина.
Сегодня в промышленности повсеместно используются композиты с волокнами. Это материалы, которые состоят из прочных волокон (углеродных или стеклянных), склеенных между собой полимером, чаще всего эпоксидной смолой.
Такие композиты легкие и очень прочные, поэтому их используют в крыльях самолетов, лопастях турбин, кузовах машин, спутниках и космических аппаратах. Но у них есть серьезная проблема: со временем внутри появляются трещины, и слои материала начинают отслаиваться друг от друга. Такие детали приходится ремонтировать или менять.
Инновационный материал внешне почти не отличается от обычного композита, но в нем есть два важных дополнения. Во-первых, между слоями волокон ученые с помощью 3D-печати добавили специальный состав для заживления. Он делает материал в 2–4 раза более устойчивым к расслоению.
Во-вторых, внутрь встроены тонкие углеродные нагревательные слои. Когда по ним пропускают электрический ток, материал нагревается. В этот момент пластик для заживления плавится, затекает в трещины и микроповреждения и снова «склеивает» слои между собой. В итоге прочность детали практически полностью восстанавливается.
Ученые провели серию экспериментов. Они ломали материал, а затем запускали процесс самовосстановления. Такой цикл – трещина, нагрев, заживление – повторили 1 000 раз подряд за 40 дней.
Результат оказался многообещающим. В начале самовосстанавливающийся композит был заметно прочнее обычных материалов. Даже после сотен циклов восстановления он был прочнее, чем стандартные композиты.
Со временем прочность все же медленно снижалась – в основном потому, что сами волокна постепенно ломались и образовывали микроскопический мусор. Но этот процесс оказался очень медленным.
По расчетам ученых, если запускать самовосстановление раз в три месяца, материал может прослужить около 125 лет. Если делать это раз в год – до 500 лет.
Если все пойдет по плану, в будущем инженерам не придется постоянно чинить и менять сложные детали – они будут просто включать режим «самолечения».
Материал Gratek делает автозапчасти на 20% прочнее и на 18% легче
