Армированные волокном полимерные композиты — материалы из слоев стекловолокна, углеродного волокна или других волокон, размещенных в полимерной основе — уже давно используются в авиации, ветроэнергетике и автомобилестроении. Они прочные и при этом очень легкие. Однако у них есть уязвимое место: со временем такие материалы начинают постепенно расслаиваться, и трещины между слоями постепенно разрушают конструкцию. Эта проблема известна с 1930-х годов, поэтому срок службы таких материалов обычно измеряется десятилетиями.
Новый композит, разработанный специалистами Университета Северной Каролины решает эту проблему благодаря двум инновационным технологиям. Первая — термопластичный «заживляющий агент», который наносится методом 3D-печати между слоями волокна. Он сам по себе увеличивает устойчивость к расслоению в два-четыре раза. Вторая — встроенные углеродные слои, которые нагреваются при подаче электричества. Нагрев плавит термопластик, и тот затекает в образовавшиеся трещины, склеивая разошедшиеся слои обратно.
Испытания показали впечатляющие результаты: новый материал выдержал тысячу циклов повреждения и восстановления за 40 дней. Если композиту потребуется «лечение» раз в сезон, он прослужит 125 лет. При восстановлении раз в год срок службы материала может достичь пяти столетий.
«Наш композит изначально значительно прочнее обычных, — объясняет соавтор работы, докторант Джек Турисек. — Этот самовосстанавливающийся материал сопротивляется растрескиванию лучше существующих слоистых композитов как минимум на протяжении 500 циклов повреждения и восстановления. И хотя его прочность между слоями после повторных восстановлений все-таки несколько снижается, это снижение происходит очень медленно».
По словам руководителя работы Джейсона Патрика, технология «существенно снизит затраты и трудоемкость замены поврежденных композитных компонентов, уменьшит потребление энергии и количество отходов во многих отраслях — потому что будет меньше сломанных деталей, требующих осмотра, ремонта или утилизации». Компания Патрика Structeryx Inc. уже лицензирует новую разработку.
Особенно перспективен материал для космической отрасли: межпланетные зонды и аппараты на других планетах не могут рассчитывать на подвоз запасных частей и помощь ремонтных бригад. Самовосстанавливающийся композит позволит создавать по-настоящему долговечные машины для изучения дальнего космоса.
Ранее алмазная сова помогла ученым разработать новый способ охлаждения электроники.
