Учёные из Университета Северной Каролины разработали новый тип композитного материала - армированный полимер с возможностью многократного самовосстановления. Такой материал способен ремонтировать внутренние повреждения сотни раз, что потенциально позволяет конструкциям из него служить веками, а не десятилетиями.
Что это за материал и как он работает
Современные армированные полимерные композиты (FRP), состоящие из волокон (стеклянных, углеродных и других) в полимерной матрице, уже широко применяются в авиации, автомобилестроении, ветряных турбинах и других областях из-за своей высокой прочности и малого веса. Но у них есть слабое место: при образовании трещин между слоями волокон и матрицы материал теряет прочность, и ремонт бывает сложным или дорогостоящим.
Новинка учёных решает эту проблему с помощью двух ключевых инноваций:
Термопластичный исцеляющий слой, нанесённый 3D-печатью на армирующие волокна. Эта прослойка значительно увеличивает сопротивление расслоению материала, делая его более стойким к трещинам.
Углеродные слои, которые нагреваются при пропускании электричества. При локальном нагреве термопласт расплавляется, проникает в трещины и склеивает разошедшиеся части, фактически ремонтируя повреждение.
Почему это важно
Испытания показали впечатляющую долговечность. Если материал будет подвергаться восстановлению каждый сезон, срок его службы может составлять более 125 лет. А при ежегодном восстановлении порядка 500 лет. Даже после тысячи циклов повреждений и самовосстановлений прочность композита остаётся значительно выше, чем у обычных армированных полимеров.
Помимо невероятного ресурса, такие материалы могут принести огромную экономию и экологическую пользу: меньшее количество заменяемых деталей означает меньше затрат, энергии и отходов.
По словам исследователей, новая технология способна существенно снизить трудозатраты и затраты на материалы в отраслях, где стандартные композиты используются повсеместно, от автомобилей и самолётов до космических аппаратов.
Промышленное применение
Технология уже лицензирована компанией Structeryx Inc., соучредителем которой является один из авторов исследования. Это означает, что материал может в будущем быть применён в реальных продуктах и конструкциях.
Источинк: New Atlas