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.

Механизм залечивания трещины

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.

перейти к началу страницы