Самовосстанавливающиеся материалы ближе к реальности

Мечта инженеров, военных, строителей, туристов и других лиц, имеющих в том или ином виде дело с хрупкими материалами и защитными покрытиями, о самовосстанавливающейся амуниции стала немного ближе к реальности.

Человеческая кожа – удивительный орган: мелкие царапины и порезы затягиваются достаточно быстро, не оставляя следов и шрамов всего через несколько дней. С искусственными материалами, разумеется, дело обстоит совсем иначе. Например, если на покрытых гальваническим антикоррозионным слоем металлах образуются повреждения, защита от окисления и ржавчины будет потеряна. Поэтому инженеры решают задачу переноса способности живой ткани к самовосстановлению на разнообразные поверхности. Идея состоит в том, чтобы в состав гальванопокрытия включить равномерно распределенные наполненные жидкостью капсулы – почти как изюм в кексе. При повреждении покрытия частицы в соответствующей точке разрываются, жидкость выходит наружу и "залечивает" царапину или трещину. До сих пор достигнутый учеными успех был незначителен: для гальванического слоя толщиной 20 мкм капсулы размером от 10 до 15 мкм слишком велики и своим присутствием изменяют механические свойства слоя.

Но прогресс не стоит на месте, и исследователи из Института производственной инженерии и автоматизации исследовательской организации Фраунгофера (Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA) в Штутгарте совместно с коллегами из Дуйсбург-Эссенского университета (Duisburg-Essen University) разработали технологический процесс создания гальванических покрытий с нанокапсулами в рамках финансируемого фондом Volkswagen Foundation проекта. Имея всего несколько сотен нанометров в диаметре, капсулы обладают как минимум на порядок меньшими масштабами по сравнению с предшественниками. По словам главы подразделения IPA доктора Мартина Метзнера (Martin Metzner), "препятствием является необходимость избежать разрушения капсул при производстве. Чем меньше их размер, тем более чувствительна их оболочка. Используемые в техпроцессе электролиты очень агрессивны и могут уничтожить капсулы". Теперь ученым предстоит сосредоточиться на поиске совместимого с химическими веществами материала для оболочек.

Одна из областей применения технологии – механические подшипники, которые обычно имеют гальваническое покрытие, куда могут быть добавлены капсулы. В случае недостатка смазки тончайший верхний слой стирается, капсулы разрушаются и выпускают смазочный материал. Исследователи уже сумели изготовить медные, никелевые и цинковые покрытия с использованием новой технологии, хотя их площадь не превышает сантиметрового масштаба. Однако сроки внедрения полномасштабного производства обнадеживают: ученым потребуется от полутора до двух лет для доведения всех аспектов разработки до ума. В более отдаленной перспективе планируется создание комплексных систем, включающих капсулы с различными жидкостями, например, вступающими в реакцию между собой.

По материалам: 3D News