Što su materijali za samoiscjeljivanje?

Samozacjeljujući materijali su tvari koje su u stanju automatski popraviti strukturne pukotine ili druga oštećenja, sposobnost koja može uvelike produžiti vijek trajanja proizvoda, au nekim slučajevima pomoći u zaštiti ljudi od ozljeda. Mnogi proizvodi koji se samopopravljaju inspirirani su biološkim procesima koji dopuštaju ozdravljenje živih tijela. Promatrajući aktivnost prirodnog iscjeljivanja na mikroskopskoj razini, znanstvenici su razvili više metoda za repliciranje ove korisne sposobnosti u tvarima koje je napravio čovjek. Postoji nekoliko različitih vrsta proizvoda za samoiscjeljivanje, a za izradu ovih materijala može se koristiti višestruki pristup. Bez obzira na strukturu, svi objekti koji se sami popravljaju dizajnirani su da funkcioniraju bez ljudske intervencije.

Jedna vrsta samopopravljajućeg proizvoda poznata je kao mikrokapsulirani sustav. Ovi samozacjeljivi materijali posebno su konstruirani da poprave sitne pukotine koje se javljaju u polimerima. Ova oštećenja, koja se ponekad nazivaju i “mikropukotine”, mogu biti uzrokovana mehaničkim trošenjem ili toplinskim naprezanjem. Mikrokapsulirani materijali sadrže kemijski agens koji je formuliran za obnovu i jačanje strukture polimera. Sloj epoksida sadrži ove pojačavajuće kemikalije unutar sićušnih džepova, a agens se počinje širiti kada strukturna oštećenja uzrokuju pucanje malih kapsula.

Mikrovaskularni sustavi su još jedna vrsta materijala koji se samoiscjeljuju. Poput mikrokapsuliranih otopina, ova vrsta materijala koristi ljekovito sredstvo koje se čuva dok ne bude potrebno. Međutim, umjesto da se ravnomjerno rasporede po površini unutar sićušnih kapsula, korisne kemikalije se stavljaju u umjetne “vene” ili kanale koji spajaju materijal u saću. Ova struktura nalik na venu omogućuje kontinuirano pumpanje kemikalija u napuknuto područje, što pomaže u sprječavanju trajnih oštećenja.

Treća metoda koja se može koristiti za stvaranje materijala koji se samoiscjeljuju koristi mehanokemijski aktivne polimere. Ovaj pristup sličan je načinu na koji se ljudske kosti počinju popravljati nakon lomljenja. Ovom metodom nastaju polimeri koji sadrže nakupine molekula koje se nazivaju “mehanofori”. Ti su klasteri prirodno skloni povezivanju s drugim sličnim molekulama. Kada je polimer pod utjecajem naprezanja, ugrađeni mehanofori tvore strukturnu vezu, slično kao da su dva komada čičak® zatvarača prisiljena zajedno.

Materijali koji se samoiscjeljuju imaju mnoge praktične primjene. Znanstvenici su eksperimentirali s površinama svemirskih letjelica koje automatski zatvaraju opasne pukotine uzrokovane udarima meteora ili svemirskim krhotinama. Zrakoplovi također mogu imati koristi od ovih tvari, a mogu imati koristi i od otpornosti na pukotine na kontrolnim površinama. Ove vrste materijala također se mogu koristiti u proizvodima sličnim sintetičkoj gumi, kako bi se spriječilo trošenje i produljio vijek trajanja gaznoga sloja.