Inteligentne materiały, które mogą monitorować integralność strukturalną w czasie rzeczywistym i naprawiać uszkodzenia, przedłużą żywotność materiałów używanych w transporcie i zastosowaniach związanych z energią odnawialną. Teraz naukowcy z Queen Mary University of London, Lough-borough University, Warwick University i Imperial College London przyjęli tradycyjne podejście i stworzyli nowy samonaprawiający się materiał kompozytowy.
Naukowcy zademonstrowali „nowe” dodatkowe możliwości w zakresie renowacji i monitorowania stanu konstrukcji za pomocą prostej techniki przeplatania laminatów kompozytowych. Zwiększając wytrzymałość laminatu, ma on również funkcję łatwej naprawy, która rozwiązuje problemy związane ze stosunkowo słabą wydajnością obecnych materiałów kompozytowych poza płaszczyzną oraz niemożnością wykrycia i naprawy uszkodzeń wewnętrznych oraz wydłuża okres eksploatacji żywotność części kompozytowych.
Strategie samoleczenia większości materiałów opierają się na metodach zewnętrznych wykorzystujących środki lecznicze lub wewnętrzne systemy oparte na odwracalnych wiązaniach chemicznych lub interakcjach ponadcząsteczkowych. Jednak dodatek ciekłych lub stałych środków leczniczych do kompozytów konstrukcyjnych może wpłynąć na ich właściwości nośne i zwiększyć złożoność procesu produkcyjnego. Zamiast tego naukowcy umieścili cienkie warstwy tworzywa termoplastycznego pomiędzy warstwami kompozytu z włókna węglowego. Aby naprawić uszkodzenie, należy zastosować ciepło i ciśnienie, aby tworzywo termoplastyczne wchłonęło się w uszkodzony obszar i wypełniło pęknięcie. Warstwa termoplastyczna zapewnia zarówno zdolność do samonaprawy bez uszczerbku dla właściwości mechanicznych.
Ponadto użytkownicy mogą dostosować właściwości i warunki utwardzania warstw termoplastycznych, aby uzyskać łatwą naprawę i poprawić odporność na pękanie nawet po wielu cyklach uszkodzeń i napraw.
Poinformowano, że wynalazek rozwiąże wiele scenariuszy, które wymagają rutynowej konserwacji i naprawy konstrukcji kompozytowych, ale są trudne i nierealne do osiągnięcia, takich jak łopaty morskich turbin wiatrowych lub niektóre typy samolotów. Ta prosta i skalowalna technika zostanie również zastosowana w zastosowaniach kompozytowych sportowych lub morskich.
