A kutatócsoport úgy véli, hogy a legújabb technológia jelentősen meghosszabbíthatja az olyan szerkezeti elemek élettartamát, mint a szélturbinák lapátjai és a repülőgépek szárnyai. Eredményeiket az anyagtudósok a Nature Communications című szaklapban ismertették részletesen.
Jason Patrick, a kutatás egyik résztvevője az Észak-Karolinai Állami Egyetem építő- és környezetmérnöki tanszékének adjunktusa elmondta: "A kutatók eddig már számos öngyógyító anyagot fejlesztettek ki, de az öngyógyító kompozitok korábbi stratégiái két gyakorlati kihívással szembesültek. Először is, a gyógyuláshoz az anyagokat gyakran ki kell vonni a használatból. Egyeseknél például sütőben való melegítésre van szükség, ami nagyméretű alkatrészek esetében vagy az adott alkatrész használata közben nem lehetséges. Másodszor, az öngyógyítás csak korlátozott ideig működik. Az anyag például néhány alkalommal képes lehet gyógyulni, ami után az önjavító tulajdonságai jelentősen csökkennek. Ezért olyan megközelítéssel álltunk elő, amely mindkét kihívást értelmes módon kezeli, miközben megőrzi a szerkezeti szálas kompozitok szilárdságát és egyéb teljesítményjellemzőit."
A rétegelt kompozitok szálerősítésű rétegekből, például üveg- és szénszálból készülnek, és egymáshoz vannak ragasztva. A károsodás leggyakrabban akkor következik be, amikor az ezeket a rétegeket összekötő ragasztó elkezd leválni. A kutatócsoport ezt úgy oldotta meg, hogy 3D nyomtatással egy hőre lágyuló gyógyító anyag mintázatát nyomtatta az erősítőanyagra. A kutatók vékony fűtőrétegeket is beágyaztak a kompozitba. Amikor elektromos áramot kapcsolnak be, a fűtőrétegek felmelegszenek. Ez megolvasztja a gyógyító anyagot, amely a kompozitban lévő repedésekbe vagy mikrotörésekbe áramlik, és kijavítja azokat.
"Úgy találtuk, hogy ez a folyamat legalább százszor megismételhető, miközben az öngyógyítás hatékonysága megmarad. Nem tudjuk, hogy mi a felső határ, ha van ilyen" - mondta Patrick.
A nyomtatott hőre lágyuló műanyag állítólag akár 500 százalékkal növeli az eredendő törésállóságot, a gyógyítóadalék és a fűtőrétegek pedig könnyen hozzáférhető anyagokból készülnek. Ha beépítik a repülőgépek szárnyaiba, a belső fűtőelemek lehetővé tennék, hogy a légitársaságok ne használjanak vegyi anyagokat a szárnyak jegének eltávolítására, amikor a repülőgépek a földön vannak, és a jégtelenítéshez is repülés közben.
"Bebizonyítottuk, hogy ez a többfunkciós technológia működik. Most kormányzati és ipari partnereket keresünk, hogy segítsenek nekünk ezeket a polimeralapú kompozitokat konkrét alkalmazásokban való felhasználásra szabni" - mondta Patrick a The Engineer szerint.
