Hvad er selvhelende materialer?

Selvhelende materialer er stoffer, der er i stand til automatisk at reparere strukturelle revner eller andre skader, en evne, der i høj grad kan udvide et produkts brugbare levetid, og i nogle tilfælde hjælpe med at beskytte mennesker mod skade.Mange selvreparationsprodukter er inspireret af biologiske processer, der tillader levende kroppe at heles.Ved at observere naturlig helbredelsesaktivitet på mikroskopisk niveau har forskere udviklet flere metoder til at gentage denne fordelagtige evne i menneskeskabte stoffer.Der er flere forskellige typer af selvhelende produkter, og flere tilgange kan bruges til at skabe disse materialer.Uanset strukturen er selvreparationsobjekter alle designet til at fungere uden at kræve menneskelig indgriben.

En type selvreparationsprodukt er kendt som et mikroindkapslet system.Disse selvhelende materialer er specifikt konstrueret til at fikse minuscule revner, der forekommer i polymerer.Denne skade, undertiden kaldet mikrokrakning, kan være forårsaget af mekanisk slid eller termisk stress.Mikroencapsulerede materialer indeholder et kemisk middel, der er formuleret til at genopbygge og forstærke polymerstrukturen.Et lag epoxy indeholder disse forstærkende kemikalier inden for små lommer, og agenten begynder at sprede sig, når strukturelle skader får de små kapsler til at sprænge.

Mikrovaskulære systemer er en anden række selvhelende materialer.Ligesom mikroindkapslede opløsninger bruger denne type materiale et helingsmiddel, der holdes indeholdt, indtil det er nødvendigt.I stedet for at blive ensartet spredt over en overflade inden for små kapsler, placeres de nyttige kemikalier imidlertid i kunstige årer eller kanaler, der honningkage materialet.Denne venlignende struktur tillader, at kemikalier kontinuerligt pumpes ind i et revnet område, hvilket hjælper med at forhindre løbende skade.

En tredje metode, der kan bruges til at skabe selvhelende materialer, anvender mekanokemisk aktive polymerer.Denne tilgang ligner den måde, som menneskelige knogler begynder at reparere sig selv efter at have brudt.Med denne metode oprettes polymerer, der indeholder klynger af molekyler, der kaldes mekanoforer.Disse klynger er naturligt tilbøjelige til at forbinde med andre lignende molekyler.Når en polymer påvirkes af stress, danner de indlejrede mekanoforer et strukturelt led, ligesom to stykker velcro reg;Fastgørelsesmidler, der bliver tvunget sammen.

Selvhelende materialer har mange praktiske anvendelser.Forskere har eksperimenteret med rumfartøjsoverflader, der automatisk forsegler farlige brud forårsaget af meteoroide strejker eller rumaffald.Fly kan også drage fordel af disse stoffer og kan drage fordel af modstand mod revner på kontroloverfladerne.Disse typer materialer kan også bruges i syntetiske gummilignende produkter for at forhindre slid og forbedre slidbanen.