#materiałmiesiąca | Czy rakieta tenisowa może naprawić się sama?

Opublikowano: 05.05.2021 12:02

zdjęcie rakiety tenisowej

fot. 1. jcomp | pl.freepik.com

We współczesnym świecie coraz więcej mówi się o potrzebie ograniczenia konsumpcjonizmu ze względów ekologicznych. Chęć zakupu produktów dobrej jakości wynika również z aspektu ekonomicznego. Ciekawym rozwiązaniem obu tych problemów jest stworzenie materiałów, które będą nie tylko trwałe, ale też samonaprawialne.

W jednym z poprzednich artykułów pisaliśmy o takiej wersji betonu (kto nie widział, temu polecamy przejrzenie tagu #materiałmiesiąca), zaś dzisiaj chcemy przybliżyć Wam zagadnienie samonaprawialnych kompozytów polimerowych.

Niedawno głośno było o szwajcarskim startupie CompPair, który opracował materiały zawierające włókna szklane lub węglowe i żywicę przygotowywaną zgodnie z autorskim przepisem. Proponowane przez nich rozwiązanie skraca czas naprawy uszkodzonych przedmiotów do kilku minut – samonaprawialne kompozyty powracają do pierwotnego stanu pod wpływem ciepła. Oszczędza się więc zarówno środowisko, pieniądze, jak i czas (a co za tym idzie więcej pieniędzy, ponieważ nie ponosi się strat związanych z przerwą w funkcjonowaniu sprzętu). Sam proces możliwy jest dzięki składnikowi wprowadzonemu do żywicy. Testy dowodzą, że materiał po naprawie całkowicie zachowuje swoje właściwości mechaniczne, a odnawiać go można nawet 60 razy. Proponowane zastosowania dotyczą przemysłu energetycznego, sprzętu sportowego, a nawet lotnictwa i kosmonautyki [1,2].

Jednak zagadnienie samonaprawialnych kompozytów polimerowych jest badane przez naukowców już od wielu lat. Pomysł do wytworzenia takich materiałów pochodzi z natury – inspiracją może być chociażby skóra człowieka, która zrasta się po zranieniu. Zazwyczaj samonaprawialne kompozyty dzieli się na trzy kategorie:

  • kapsułkowe (ang. capsule-based),
  • naczyniowe (ang. vascular)
  • oraz materiały z natury samonaprawialne (ang. intrinsic self-healing) [3].

Ta klasyfikacja wynika ze stosowanej metody odnowy tworzywa. Materiały kapsułkowe zawierają pod powierzchnią kapsułkę z płynem, który w razie uszkodzenia zastępuje ubytek. Naczyniowe składają się z sieci tuneli, wypełnionych płynami o różnych funkcjach, które również pozwalają na naprawę zniszczonej części materiału [5]. W przeciwieństwie do materiałów kapsułkowych i naczyniowych, których właściwości wynikają z projektu ich struktury, kompozyty polimerowe z natury samonaprawialne posiadają zdolność odbudowy fizycznych lub chemicznych wiązań [6].

Zdaje się, że samonaprawialne materiały są przyszłością przemysłu. Z pewnością musi minąć jeszcze trochę czasu, zanim zostaną one wprowadzone do użytku na szeroką skalę, jednak prognozuje się, że pozwolą one na ograniczenie czasu przestojów w pracy urządzeń, podniesienie jakości i trwałości wyrobów oraz zmniejszenie zużycia energii i śladu węglowego spowodowanych nadmierną światową produkcją tworzyw. Dalsze badania i wprowadzenie materiałów na rynek pokażą, czy spełnią się pokładane w nich nadzieje.

Distinction between extrinsic and intrinsic self-repairing materials

fot. 2.

 
Koło naukowe WAKANS
Artykuł z cyklu "Materiał miesiąca"

  

Źródła:

Powiązane informacje