Материалите, които се поправят сами

Вдъхновена от природата е и една друга авангардна разработка в областта на самопоправящите се материали на изследователи от Университета на Аризона (САЩ). Създадените от тях „автономни адаптивни структури” имитират способността на биологичните системи (като костите) да идентифицират повредите и да ги поправят сами. Експерименталните структури са изградени от композитен материал, който включва специален полимер „с памет за формата”. Инженерната елегантност на това решение идва от факта, че то съдържа

своеобразна нервна система

под формата на мрежа от оптични влакна, в които свети инфрачервена светлина от лазер с мощност 1 ват. Оптичната мрежа има структурна функция и едновременно с това действа като детектор на повредите и като агент, задействащ поправката.

Всяка повреда предизвиква „утечка” на светлина на съответното място. Съответно, „изтеклата” енергия активира ремонтния полимер, който запушва пукнатината и се втвърдява. Тестовете показват, че тази система възстановява до 96% от първоначалната структурна здравина на материала. Огромното предимство на този метод е, че той действа, докато структурата е в работно състояние, т.е. не се налага компонентът да бъде отстраняван и третиран по какъвто и да е начин.

Колкото и впечатляваща

да е тази система обаче, идеалният самопоправящ се материал не трябва да зависи от безупречната работа на инфрачервен лазер или каквато и да е технология. Най-перспективните изследвания в тази област са насочени към създаването на материали, които се регенерират автоматично под въздействието на естествени фактори като дневна светлина или атмосферен въздух.

В тази насока води една актуална разработка на учени от университета „Карнеги Мелън” (град Питсбърг, САЩ) и японския университет „Кюшу”. Създаденият от тях полимерен материал може да се възстановява многократно при стайна температура под въздействието на ултравиолетова светлина. При това материалът стига много по-далеч от ефективното самолечение на драскотини. Изследователите са успели да направят крачка към фантастичните регенеративни способности на споменатия в началото Т-1000. Ако бъдат долепени и третирани с ултравиолетова светлина, отделните парченца от материала се сливат в едно монолитно цяло. Тази чудодейна способност на „безсмъртния” полимер се дължи на пренареждането на хилядите химически връзки между серните и въглеродните атоми в материала. Това означава, че

материалът може да бъде възстановяван от отделни парченца стотици пъти

без загуба на здравина.

Предимство на тази разработка е, че ултравиолетовата светлина е евтин и удобен метод за третиране. Например, ако една кола е боядисана с подобно покритие, всяка драскотина по нея ще може да бъде заличавана без следа чрез осветяване с портативна ултравиолетова лампа. Голямото обещание на технологията е, че нейното развитие ще доведе до създаването на материали, които се самопоправят под въздействието на обикновената дневна светлина, без никаква човешка намеса.

Най-честите повреди на използваните във всекидневието електронни устройства

като мобилни телефони или лаптопи са причинени от изпускания и други дребни злополучия. За да решат този проблем, изследователи от Университета на Илинойс (САЩ) разработиха технология за самовъзстановяващи се електрически вериги. Създадената от тях система включва разполагането на микрокапсули с наночастици върху най-чувствителните на повреда места от интегралните схеми. Когато механичен стрес предизвика напукване на схемата, капсулите също се спукват и освобождават своя товар от електропроводими въглеродни нанотръби. Наночастиците моментално създават електрически мост и възстановяват прекъснатата верига.

Според създателите на технологията, професорите Пол Браун и Джефри Мур, тя може да бъде използвана в области, в които непрекъснатата и безупречна работа на електрониката е от критична важност, а ремонтът е труден или невъзможен. Пример за това са комуникационните и навигационни сателити, подводниците или самолетите.

Според сегашните прогнози самопоправящите се материали

ще станат пазарна реалност след около две години,

като първите приложения ще бъдат различни видове покрития и бои. Най-вероятно ще имаме автомобилна боя, която „лекува” драскотините си под въздействието на дневна светлина, или на покрития за мобилни устройства, които се поправят при излагане на топлина. Американската компания Autonomic Materials вече произвежда самопоправящи се индустриални покрития, базирани на технологии, изработени от Университета на Илинойс. В малко по-далечна перспектива ще бъдат създадени различни самопоправящи се структурни компоненти, чиято надеждност е критично важна – части за самолети, автомобили и всякакъв друг вид машини.

Медицинските импланти

също са област, която изглежда като идеално поле за приложението на материали, които се регенерират. С голяма степен на вероятност самопоправящата се електроника и запаметяващи устройства също са част от нашето близко бъдеще.

След всичко това е важно да се каже, че такова нещо като „универсален саморемонтиращ се материал” няма и вероятно няма да има, поне докато не създадем футуристичната технология на Т-1000. Вероятно в близкото бъдеще ще станем свидетели на хиляди уникални самовъзстановяващи се материали, всеки с различно приложение.

Начо Стригулев