Vật liệu tự phục hồi là gì?

Vật liệu tự phục hồi là các chất có khả năng sửa chữa các vết nứt cấu trúc hoặc thiệt hại khác, khả năng có thể kéo dài rất nhiều tuổi thọ của sản phẩm và trong một số trường hợp giúp bảo vệ mọi người khỏi bị tổn hại.Nhiều sản phẩm tự sửa chữa đã được truyền cảm hứng từ các quá trình sinh học cho phép các cơ quan sống chữa lành.Bằng cách quan sát hoạt động chữa bệnh tự nhiên ở cấp độ vi mô, các nhà khoa học đã phát triển nhiều phương pháp để tái tạo khả năng có lợi này trong các chất nhân tạo.Có một số loại sản phẩm tự phục hồi khác nhau và nhiều cách tiếp cận có thể được sử dụng để tạo ra các vật liệu này.Bất kể cấu trúc, tất cả các đối tượng tự sửa chữa đều được thiết kế để hoạt động mà không cần sự can thiệp của con người. Một loại sản phẩm tự sửa chữa được gọi là hệ thống vi mô.Những vật liệu tự phục hồi này được thiết kế đặc biệt để sửa chữa các vết nứt cực nhỏ xảy ra trong các polyme.Thiệt hại này, đôi khi được gọi là vicrocracking, có thể được gây ra bởi hao mòn cơ học hoặc ứng suất nhiệt.Các vật liệu vi mô chứa một tác nhân hóa học được xây dựng để xây dựng lại và củng cố cấu trúc polymer.Một lớp epoxy chứa các hóa chất gia cố này trong các túi nhỏ, và tác nhân bắt đầu lây lan khi thiệt hại cấu trúc khiến các viên nang nhỏ bị vỡ.

Hệ thống vi mạch là một loại vật liệu tự phục hồi khác.Giống như các giải pháp vi mô, loại vật liệu này sử dụng một tác nhân chữa bệnh được giữ cho đến khi cần thiết.Tuy nhiên, thay vì lan rộng một cách đồng đều trên một bề mặt trong các viên nang nhỏ, các hóa chất hữu ích được đặt trong các tĩnh mạch nhân tạo hoặc các kênh mà tổ ong vật liệu.Cấu trúc giống như tĩnh mạch này cho phép các hóa chất được bơm liên tục vào một khu vực bị nứt, giúp ngăn ngừa thiệt hại liên tục. Một phương pháp thứ ba có thể được sử dụng để tạo ra các vật liệu tự phục hồi sử dụng các polyme hoạt động cơ học.Cách tiếp cận này tương tự như cách mà xương người bắt đầu tự sửa chữa sau khi bị gãy.Với phương pháp này, các polyme được tạo ra có chứa các cụm các phân tử gọi là cơ chế.Các cụm này tự nhiên dễ dàng kết nối với các phân tử tương tự khác.Khi một polymer bị ảnh hưởng bởi ứng suất, các cơ chế nhúng tạo thành một liên kết cấu trúc, giống như hai mảnh Velcro Chốt bị ép buộc cùng nhau. Các vật liệu tự phục hồi có nhiều ứng dụng thực tế.Các nhà khoa học đã thử nghiệm các bề mặt tàu vũ trụ tự động niêm phong các vụ vỡ nguy hiểm do các cuộc tấn công thiên thạch hoặc mảnh vụn không gian.Máy bay cũng có thể được hưởng lợi từ các chất này và có thể được hưởng lợi từ việc kháng các vết nứt trên bề mặt điều khiển.Những loại vật liệu này cũng có thể được sử dụng trong các sản phẩm giống như cao su tổng hợp, để ngăn ngừa hao mòn và cải thiện tuổi thọ.