Машина, която може да приема всякаква форма и да се възстановява след тежки повреди, е мечтата на всеки инженер и индустриален дизайнер. Затова роботът убиец T-1000 от филма „Терминаторът 2”, който се самопоправя и възкръсва за секунди след всяко смъртоносно нараняване, е една от най-запомнящите се фантастични технологии, появявали се някога на екран.
За съжаление науката все още не е в състояние да създава машини като него от „течен метал”, които освен всичко останало да могат да променят формата си. Обаче в научните лаборатории по света вече е направена една стъпка в тази посока – там могат да бъдат видени
„умни материали”,
които са способни сами да поправят повърхността си или да възстановяват първоначалната си форма след повреда.
Основното вдъхновение на изследователите в тази гореща област идва не от научната фантастика, а от живата природа. Най-удивителните самовъзстановяващи се механизми, които познаваме, са нашите собствените тела. Когато пострадаме от малка рана, например одраскване, телата ни реагират моментално, за да спрат кръвотечението и да поправят щетите.
„Самопоправящ се материал” означава материал, който сам регистрира повредите и след това ги поправя, възстановявайки изцяло или в голяма степен структурната си здравина. Този „авторемонт” трябва да стане самостоятелно или с минимална човешка намеса. Към момента изследванията в областта на самопоправящите се материали се намират на много ранен етап. Поради тяхната изключителна перспективност обаче с тях се занимават най-добрите учени в областта на материалознанието. Самолетостроителите като Airbus например гледат на самопоправящите се материали като на средство, което може рязко да повиши надеждността и да намали поддръжката на
бъдещите самолети –
военни или граждански. При всички случаи първият, който преодолее инженерните проблеми пред създаването на такива материали, ще разполага с ключа към една многомилиардна „индустрия на бъдещето”.
В момента в развойните лаборатории по света се правят усилени експерименти по създаването на самовъзстановяващи се метали и керамика. Първите материали на пазара, които ще могат да се възстановяват сами, със сигурност ще бъдат полимерни. Фундаменталната причина за това е, че полимерите са лесни за оформяне и обработка.
Към момента най-зрялата технология включва редуването на структурни слоеве от твърд материал с
гъвкави „ремонтни” пластове,
съдържащи, най-често някакъв вид лепило или друг втвърдяващ се материал, който може да запълни образували се пукнатини. Когато външният структурен слой бъде нарушен, ремонтният материал запълва пукнатините и след това се втвърдява при контакт с въздуха или под въздействието на друг стимул, например топлина. Често ремонтният материал е комбиниран с катализатор, който помага за полимеризацията и втвърдяването на образуваната „пломба”.
Друга, по-усъвършенствана технология за създаването на самовъзстановяващи се материали включва използването на микрокапсули. Един от развойните центрове, които работят в тази насока съвместно с Airbus, е INASMET-Tecnalia – водещ европейски изследователски център в областта на материалознанието. При този метод вместо да се редува на слоеве, ремонтният материал е поставен в
микрокапсули, разпределени из целия обем
на структурния компонент. Всяка капсула притежава твърда защитна обвивка и съдържание от мек поправящ материал. При появата на дефект капсулите се пукат и освобождават ремонтния материал, който запълва пукнатините и се втвърдява.
Основният проблем със споменатите дотук видове самопоправящи се материали е, че тяхната способност за регенерация е ограничена и приключва с изразходването на ремонтния материал. За да избегнат този недостатък, изследователи от Университета на Линкълн (Великобритания) се опитват да симулират качествата на
бактериалните биофилми.
„Биофилм” е добре звучащото научно име на зеленикавата или кафеникава слуз, покриваща, да речем, камъните във водоемите. Биофилмите представляват бактериални колонии, които образуват твърда защитна повърхност. Тази „черупка” има удивителни свойства и предпазва своите обитатели от въздействия като ултравиолетова радиация, механични повреди и вредни вещества.
В случая обаче качеството, привлякло вниманието на учените, е способността на биофилмите да се самопоправят. Именно то прави налепите по канали и отходни тръби толкова трудни за премахване. Тази неуязвимост е отговорна и за факта, че зъбният камък (бактериален биофилм) е напаст, за чието отстраняване функционира цяла индустрия. Работата по създаването на изкуствен биофилм е все още в своя начален етап, но може да доведе до създаването на строителни материали и тъкани, които се поправят сами.
