Selvhelende materialer har indtil videre kun været i stand til at lappe ridser i overfladen og andre defekter i mikroskopisk målestok. Nu kan et hold af forskere præsentere en polymer, der er i stand til at reparere perforeringer på mere end tre centimeter i diameter.
Materialet indeholder to separate netværk af mikrokanaler med flydende regenerativt materiale, der automatisk løber mod det beskadigede område, hvor en kemisk reaktion går igang med at genopbygge materialet. På den måde har forskerne ladet sig inspirere af naturens indretning, som vi kender det fra blodkar.
En proces i to trin
Forskerne havde i et forsøg held til at lukke et fuldt perforeret hul på 35 mm i diameter på 20 minutter, og den efterfølgende hærdning havde genoprettet det beskadigede materiales mekaniske egenskaber inden for tre timer.
Ved skadestedet blandes indholdet af de to separate kanaler, og kemiske processer former en gel, der er første trin af den to-delte reparationsproces. Gelen danner et blødt skelet, der indrammer hullet og derved tillader, at mere regenerativt materiale kan løbe til uden at gå til spilde.
Efter den hurtige gel-dannelse indtræder anden fase af reaktionen mellem de to kanalers indhold, som er den langsommere hærdning af de reagerende væsker til en fast polymer. På denne måde genopbygges materialets oprindelige struktur.
Ifølge forskerne er det lykkes at genoprette 62 procent af materialets oprindelige styrke i det skadesramte område. Regenereringen opnår altså ikke samme strukturelle standhaftighed, som før skaden, og kan sammenlignes med en slags arvæv.
Tyngdekraften begrænser
Tyngdekraften er i høj grad den begrænsende faktor i forhold til at gøre materialet i stand til at reparere større huller, end de angivne tre centimeter. Når størrelsen af skaden overstiger den grænse, er overfladespændingen ikke kraftig nok til at holde på ikke-reageret væske, og tyngdekraften vil trække den væk fra skadesområdet og væsken vil i stedet afdryppe.
Andre tidligere forsøg på at lave regenerativt materiale har været afhængig af tilførsel af ekstern energi, enten i form af opvarmning eller elektrisk spænding påført materialet. Det nye materiale påviser ifølge forskerne selv, at autonomt selvhelende polymer-materialer er en reel mulighed i fremtiden.
Forskningen er udført af et hold forskere anført af professor Scott White under afdelingen for rumfartsteknologi på University of Illinois, USA. Resultaterne offentliggøres fredag i det videnskabelige tidsskrift Science.
Leave a Reply