Все ведь смотрели "Терминатора 2"? Жидкий терминатор, который способен справиться с любыми механическими повреждениями и "залечить" их вызвал на тот момент восторг.
Мало кто знал, что материаловеды уже успели представить варианты конструкций материалов, способных регенерировать. Сегодня широкой общественности уже представлены образцы того или иного типа, способных к "саморемонту". Многих интересует, как вообще может работать самовосстановление.
На самом деле тут нет ничего сложного, а истинно "самовосстанавливающихся" материалов не так-то и много.
Существует несколько возможных механизмов восстановления. Рассмотрим два принципиальных подхода.
Самый распространенный и простой метод - использовать материал, который снабжен инкапсулированными в крошечные оболочки или микросферы залечивающий реагент. Если в материале образуется трещина, капсулы в трещине раскрываются, а их содержимое волшебным образом смешивается и затвердевает после заполнения этой трещины. Получается этакий "клей", который всегда на месте.
Если трещина большая, эта специальная жидкость никогда ее не заполнит. Если смесь сломанных капсул не соответствует правильному соотношению, ремонт может оказаться неправильным. Ну и самое главное - этот супер-пупер клей кончается, если материал будет поврежден несколько раз подряд.
Детали других методов являются вариантами этой концепции. Например, было обнаружено, что некоторые сплавы способны за счёт диффузии залечивать трещины. Но для этого нужно сжатие, специфические условия и присутствие кислорода. Их пытались интегрировать в общую конструкцию материала, но с полимерами тут всё получалось лучше.
Ещё одна интерпретация подхода известна любителям колёсных транспортных средств. И велосипедисты, и мотоциклисты, и даже автомобилисты знакомы со специальным герметиком, который располагается внутри камеры и, при интенсивном испускании воздуха, затыкает отверстие в камере, мгновенно превращаясь в этакую резиновую пробку. Согласитесь, логика та же самая, хотя и имеет отличия.
Этот принцип сложно назвать истинным примером самовосстановления. Но существует и другой принципиальный подход. Он гораздо больше похож на "залечивание" повреждений и образцы таких материалов тоже уже представлены.
Логика простая - вспомните кисель или густую сметану. Погрузите туда ложку, а потом достаньте её из этой жижи. Образовавшееся отверстие затянется и кисель будет как новый. Есть опыт с полиэтиленовым пакетом и карандашом, который показывают детям. Если проткнуть полиэтиленовый пакет с водой карандашом, то вода не будет течь из места повреждения, так как полиэтилен плотно обхватит карандаш.
Этот подход удалось распространить и на полноценное восстановление полимерных материалов.
В некоторых специальных полимерах любое отверстие или трещина могут затягиваться, благодаря специфической конструкции самой макромолекулы. Трещина или повреждение просто затягиваются, а поврежденная структура вновь восстанавливает связи с окружающими её элементами.
Проблема лишь в том, что таких материалов мало и сделать, например, полипропиленовую бутылку с функцией самовосстановления уже не получится. Тот материал, который способен себя "чинить", напротив, не обладает другими важными механическими свойствами и не может быть применен по назначению.
Яркий пример - серая "колбаса", которая мелькает во многих научпоп заметках и статьях. Если разделить жгут из полимерного материала, а потом его части опять соединить друг с другом, то получится исходный жгут. Принцип тот же самый - активность полимерных молекул заставляет цепочки "подхватывать" друг друга в точке соединения и разрушенная структура вновь восстанавливается.
Подобный подход тестировали на металлических сплавах. При некоторых условиях удавалось добиться "залечивания" трещин внутри металла при воздействии внешних факторов благодаря диффузии. Как отмечено выше, эти "факторы" пытались тоже добавлять в сам сплав, но логика не сработала. Поэтому, сконцентрировались на использовании окружающих условий.
Других подходов к проблеме, увы, пока не обозначено. Но стоит отметить успехи, которых удалось добиться с "истинно" самовосстанавливающимися полимерами. Там процесс залечивания удалось реализовать практически по схеме жидкого терминатора.
---
⚡ Подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи!!!
👉💖 Ставьте лайки материалу, чтобы поддержать проект. Это правда поможет развитию 👍
✅ Подписывайтесь и обязательно читайте статьи целиком!