Újfajta, öngyógyításra képes kompozitot fejlesztettek ki az Észak-Karolinai Állami Egyetem kutatói, ami 1000 alkalommal képes kijavítani a rajta keletkező sérüléseket. A szakemberek úgy vélik, a megoldás alkalmazásával a kritikus infrastruktúra elemei évtizedek helyett akár évszázadokig is használhatók maradhatnak.
Míg a jelenleg használt kompozitok élettartama nagyjából 40 év, az újdonság negyedéves karbantartással 125, évenként egyszeri szervizeléssel pedig 500 éven át maradhat használható. Ennek köszönhetően a repülőgépek szárnya, a turbinalapátok vagy akár az űrhajók alkatrészei is sokkal tovább maradnak használhatók – írja az Interesting Engineering.
A megoldás nemcsak az üzemeltetés költségeit csökkentené, de a gyártás is olcsóbb lehetne, arról nem is beszélve, hogy jóval kevesebb anyagot és energiát kellene felhasználni.
A mérnökök a fejlesztés során az anyagok alapvető gyengeségét, az úgynevezett delaminációt célozták meg. A delamináció a rétegek szétválását jelenti, amit leggyakrabban a kompozit anyagokban és az útburkolatokban lehet megfigyelni.
https://hvg.hu/tudomany/20241122_hajlithato-beton-ongyogyitas-utak-epitoipar
A probléma évtizedek óta ismert például a szálerősítésű polimerek (fibre reinforced polymer, FRP) esetében. Mivel az FRP kompozitok a repülőgépek, autók és szélturbinák legfontosabb alkotóelemei, így a delamináció ezeket a kritikus eszközök élettartamát is érinti.
A most kifejlesztett anyag olyan, mint a hagyományos FRP-k, de két további elemet adtak hozzá a készítés során. Először egy hőre lágyuló anyagot nyomtatnak 3D-ben a szálerősítésre, amely egy mintázott közbenső réteget képez. Ez már a kezdettől fogva két-négyszer ellenállóbbá teszi a kompozitot a delaminációval szemben.
Ezután jönnek a vékony, szén alapú fűtőrétegek. Elektromos áram hatására ezek a rétegek felmelegednek és megolvasztják a hibákat kijavító anyagot. Az olvadt polimer beáramlik a repedésekbe vagy mikrotörésekbe, majd újraköti a delaminált határfelületeket, így végül helyreállítja az anyag szerkezeti teljesítményét. A fejlesztésről szóló tanulmány a Proceedings of the National Academy of Sciences című tudományos lapban jelent meg.
A szakemberek egy automazitált rendszer segítségével megtörték az anyagot, ami 50 milliméter hosszú delaminációt okozott, majd elindították a hőkezelést. Ezt az eljárást 40 nap alatt 1000-szer ismételték meg. A tapasztalatok alapján az anyag 500 cikluson át képes jobban ellenállni a repedéseknek, mint a jelenleg használt kompozitok. És bár a rétegek közötti szívóssága csökken az ismételt gyógyítás után, ez csak nagyon lassan történik meg.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának Facebook-oldalát.
