Новый способ создания самовосстанавливающихся композитов
Кроме того самые твёрдые полимерные композиты смогут повреждаться, тем самым уменьшается срок их работы, и всё это ограничивает их применение. Последние годы ведутся активные разработки рентабельных, долговечных материалов, каковые смогут сами «залечивать» собственные повреждения (самовосстанавливающихся материалов). Но восстановление химических связей через трещины имеет ограничения.
Изучения продемонстрировали, что жидкие залечивающие агенты смогут использоваться лишь для трещин микронного и субмикронного масштаба. Для громадных трещин нужен второй подход, так именуемое «излечение по требованию», где внешние влияющие факторы, такие как термическая обработка, употребляются для инициирования процесса заживления. Для большинства этих процессов кроме этого нужна внешняя нагрузка, дабы сперва сузить трещины, а позже уже может начаться «залечивание».
В недавней статье в Polymer [DOI: 10.1016/j.polymer.03.022], исследователи написали про правила биологических совокупностей для «исцеления по требованию» композита – мускулы, их расслабление и сокращение, то, что разрешает всем животным двигаться. Для исследователей, они кроме этого смогут быть ключом к уменьшению широких трещин без применения внешней нагрузки. Узкие провода из сплавов с памятью формы уже давно пробуют применять для полимеров, но их большая цена и нехорошее межфазное склеивание ограничивают область их применений.
Для Чжан и Ли, обширно применяемый коммерческий продукт – леска, есть ключом к разработке более надежных полимерных мышц. Леска хорошо переплетается и сматывается чтобы обеспечить расширение при нагревании. Леска была введена в термореактивную смолу и в том направлении добавлялся мелкозернистый термопластичный порошок.
Механическое опробование примера продемонстрировало, что методом нагревания (с применением стандартного фена), полимерная мышца может приводиться в воздействие, отдыхать и сжиматься воспроизводимым образом. В то время, когда в материале оказалась трещина, то приведение в воздействие испытываемого материала сужало её. Расплавленные термопластичные добавки заполняли трещину и восстанавливали поврежденные молекулярные связи.
По окончании охлаждения композита до комнатной температуры было обнаружено, что трещина (начальный диаметр 0,24 мм) зажила, причем фактически без заметного разделения между двумя краями.
Ученые надеются, что дешевизна, высокая эффективность «залечивания», хорошая совместимость, и отличная гибкость таковой неестественной мускулы станут новым направлением в разработке полимерных композитов.
Источник: Polymer 64 (2015) 29–38,” Healing-on-demand composites based on polymer artificial muscle” DOI: 10.1016/j.polymer.03.022