Доклад: Новые самовосстанавливающиеся полимерные материалы

.

Исследователи из Университета Штата Иллинойс, создали синтетический материал, который обладает возможностью к регенерации самого себя, когда он расколот или сломан.

Материал, состоящий из микрокапсульного средства заживления и специального катализатора, залитого в структурной сложной матрице, мог увеличивать надежность и срок службы термореактивных полимеров, широко используемых в разных сферах от микроэлектроники до космоса.

Как только формировались трещины в пределах полимерных материалов, целостность и прочность структуры значительно ослабевала. Часто эти трещины происходят глубоко в пределах структуры полимера, где обнаружить их довольно трудно, а порой и практически невозможно, не говоря уже о возможности ремонта.

В новом материале, работает процесс саморемонта. Когда образуются трещины, микрокапсулы разрываются и высвобождают заживляющее средство в поврежденную область через капилляры. Поскольку заживляющее средство входит в контакт с залитым катализатором, происходит новое образование слоя полимера, который сцепляется с существующим и закрывает трещины.

В недавних испытаниях на излом, регенерируемые соединения, восстанавливались на 75% от их первоначальной прочности. И поскольку микротрещины саморемонтируются, сами полимерные материалы требуют меньшего обслуживания, и, следовательно, обладают меньшей стоимостью эксплуатации.

Заполнение микротрещин также смягчит неблагоприятные эффекты от коррозии. Эта технология увеличивает продолжительность жизни изделий в два или три раза.

Способность к самовосстановлению и восстановлению герметичности, также расширяет срок службы тех полимерных плат с микросхемами, где микротрещины могут приводить к механическим и электрическим неисправностям.

Одна из многих проблем, что возникла при создании таких регенерирующихся материалов - это получение надлежащего размера микрокапсул. В настоящее время используются сферы приблизительно диаметром в 100 микрон. Большие сферы могли ослабить саму структурную матрицу полимера, поэтому работа по созданию капсул меньшего размера продолжается и сегодня.

Также нужно было определить правильную толщину оболочки, так чтобы капсулы открылись под соответствующим напряжением, а не самопроизвольно. Стенки капсул, которые являются слишком толстыми, не будут разрываться, в то время как капсулы со слишком тонкими стенками, будут лопаться даже при малейших нагрузках, причем, несмотря на то, что неисправностей и трещин в полимере не будет.