Новости науки | ||
21.02.01 Самозалечивающиеся материалы | ||
В отличие от живых тканей, способных полностью
или частично восстанавливать поврежденные участки,
современные инженерные материалы
"излечиванию" практически не поддаются.
Именно поэтому материаловеды стакливаются с такими явлениями,
как износ и усталость материалов, ограниченный срок их службы и т.д.
Однако уже в ближайшем будущем ситуация может кардинально
измениться: в работе [S.White et al, Nature 409 (2001) 794] обнародованы
результаты по созданию самозалечивающегося композитного материала.
Принципиальная идея этого эффекта проиллюстрирована на Рисунке.
В полимерный материал, выполненный на основе эпоксидной матрицы,
вводятся микрокапсулы с "залечивающей жидкостью" (циклопентадиеном)
и вкрапления катализирующего вещества (так называемый катализатор Граббса
на основе рутения). В нормальном состоянии катализатор не находится
в соприкосновении с циклопентадиеном. Когда же в материале возникает
дефект (трещина), то, распространяясь, она разрушает стенки микрокапсулы,
а также в каком-либо месте выходит и на вкарапление катализатора.
Циклопентадиен вытекает, за счет капиллярных эффектов заполняет
трещину и вступает в контакт с катализатором.
Происходит реакция полимеризации циклопентадиена,
которая в течение нескольких минут приводит к его затвердеванию.
Как показали исследования, "залеченный" материал способен
выдерживать нагрузки, близкие к первоначальным (коэффициент
восстановления механических свойств составлял 75%)
Безусловно, предстоит еще значительная работа по усовершенствованию
механизма залечивания дефектов, однако уже сейчас понятно,
что эта идея принципиально осуществима.
|