В статье, опубликованной в Royal Society Open Science, впервые показано, что самовосстанавливающиеся материалы могут работать при очень низких температурах (-60 ° C).Команда, возглавляемая Бирмингемским университетом (Великобритания) и Харбинским технологическим институтом (Китай), заявляет, что это может быть применено к армированным волокном материалам, используемым в ситуациях, когда ремонт или замена затруднены, например, в морских ветряных турбинах или даже в невозможно », например, самолеты и спутники во время полета.Самовосстанавливающиеся композиты способны автоматически восстанавливать свои свойства при необходимости ремонта. В благоприятных условиях композиты продемонстрировали впечатляющую лечебную эффективность.
Действительно, предыдущие исследования привели к эффективности заживления выше 100%, что указывает на то, что функция или характеристики зажившего материала могут быть лучше, чем до повреждения.Однако до этой статьи заживление считалось недостаточным в неблагоприятных условиях, таких как очень низкая температура.
Подобно тому, как некоторые животные в естественном мире поддерживают постоянную температуру тела для поддержания активности ферментов, новый структурный композит поддерживает свою внутреннюю температуру.В композит заделаны трехмерные полые сосуды, предназначенные для доставки и высвобождения заживляющих агентов, и пористый проводящий элемент для обеспечения внутреннего нагрева и размораживания, где это необходимо.Юнцзин Ван, аспирант Бирмингемского университета, объяснил: «Оба элемента очень важны.
Без нагревательного элемента жидкость замерзла бы при -60 ° C, и химическая реакция не могла бы начаться. Без сосудов исцеление жидкость не может быть автоматически доставлена в трещины ».Эффективность заживления более 100% при температуре -60 ° C была получена в ламинате, армированном стекловолокном, но этот метод можно было применить к большинству самовосстанавливающихся композитов.
Испытания проводились с использованием листа вспененной меди или листа углеродных нанотрубок в качестве проводящего слоя. Последний из двух был способен к самовосстановлению более эффективно со средним восстановлением 107,7% энергии перелома и 96,22% при пиковой нагрузке.Армированный волокнами композит или основной материал, следовательно, будет иметь более высокие межслойные свойства, то есть качество сцепления между слоями. Чем выше эти свойства, тем меньше вероятность появления трещин в будущем.
Г-н Ван добавил: «Армированные волокном композиты популярны благодаря своей прочности и легкости, идеально подходят для самолетов или спутников, но риск внутренних микротрещин может вызвать катастрофический отказ. Эти трещины не только трудно обнаружить, но и для восстановления, следовательно, необходимость в способности к самовосстановлению ".
Теперь группа будет стремиться устранить негативное влияние нагревательных элементов на пиковую нагрузку, используя более совершенный нагревательный слой. Однако их конечная цель — разработать новые механизмы восстановления для большего количества композитов, которые могут эффективно восстанавливаться независимо от размера неисправностей в любых условиях.