Самовосстанавливающийся композит сохраняет детали в рабочем состоянии

Команда считает, что новейшие технологии могут значительно продлить срок службы конструктивных компонентов, таких как лопасти ветряных турбин и крылья самолетов. Их выводы подробно описаны в Nature Communications .

В своем заявлении Джейсон Патрик, автор-корреспондент исследовательской работы и доцент кафедры гражданской, строительной и экологической инженерии в Университете штата Северная Каролина, рассказал: «Исследователи разработали множество самовосстанавливающихся материалов, но предыдущие стратегии самовосстановления столкнулись с двумя практическими проблемами.

«Во-первых, материалы часто необходимо выводить из эксплуатации для заживления. Например, для некоторых требуется нагрев в печи, что невозможно для больших компонентов или во время использования данной детали. Во-вторых, самовосстановление работает только в течение ограниченного периода времени. Например, материал может заживать несколько раз, после чего его способность к самовосстановлению значительно снижается. Мы разработали подход, который эффективно решает обе эти проблемы, сохраняя при этом прочность и другие эксплуатационные характеристики конструкционных волокнистых композитов».

Многослойные композиты изготавливаются из слоев волокнистого армирования, такого как стекло и углеродное волокно, и соединяются вместе. Повреждение чаще всего происходит, когда «клей», связывающий эти слои вместе, начинает расслаиваться. Исследовательская группа решила эту проблему путем 3D-печати термопластичного заживляющего агента на армирующем материале. Исследователи также встроили в композит тонкие слои «нагревателя». При подаче электрического тока слои нагреваются. Это расплавляет заживляющий агент, который затекает в любые трещины или микротрещины в композите и восстанавливает их.

«Мы обнаружили, что этот процесс можно повторить не менее 100 раз, сохраняя при этом эффективность самовосстановления», — сказал Патрик. «Мы не знаем, каков верхний предел, если он вообще существует».

Утверждается, что печатный термопластик повышает присущую ему устойчивость к разрушению до 500 процентов, а слои заживляющего агента и нагревателя изготовлены из легкодоступных материалов.

Если внутренние нагревательные элементы будут встроены в крылья самолета, это позволит авиакомпаниям отказаться от использования химических реагентов для удаления льда с крыльев, когда самолет находится на земле, а также для удаления льда в полете.

«Мы продемонстрировали, что эта многофункциональная технология работает, — сказал Патрик. «Сейчас мы ищем государственных и отраслевых партнеров, которые помогут нам адаптировать эти полимерные композиты для использования в конкретных приложениях».

Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК

Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов

hello@technovery.com