Naučnici u Sjedinjenim Državama izumeli su novi „samozalečujući“ materijal koji bi mogao dramatično da produži životni vek delova koji se koriste za avione, automobile i druge strukture za stotine godina, piše američki Njuzvik.
Inženjeri sa Državnog univerziteta Severne Karoline i Univerziteta u Hjustonu napravili su vlaknasti kompozit koji može da popravi uobičajen oblik unutrašnjeg oštećenja poznat kao delaminacija više od 1.000 puta, što bi moglo da produži životni vek takvih kompozita sa decenija na vekove.
Ovaj proboj je detaljno opisan u studiji objavljenoj u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences. Polimerni kompoziti ojačani vlaknima (FRP), koji nude veliku čvrstinu uz malu težinu, često se koriste za proizvodnju aviona, automobila, vetroturbina, pa čak i svemirskih letelica.
500 godina i smanjenje otpada
Džek Turicek, vodeći autor studije, rekao je da je kompozit u startu „znatno žilaviji“ od tipičnih i da se bolje opirao pucanju od postojećih laminatnih kompozita tokom najmanje 500 ciklusa.
Studija je utvrdila da žilavost opada sa ponovljenim zalečenjima, ali „veoma sporo“, a istraživači procenjuju da bi delovi mogli ostati funkcionalni oko 125 godina uz kvartalno zalečenje, ili do 500 godina uz godišnje zalečenje, navodi ECONews.
Moderne tehnologije čiste energije i niskih emisija imaju tendenciju da se značajno oslanjaju na lake kompozite koje je teško popraviti, ali i teško reciklirati.
Zbog toga se oni često menjaju umesto da se popravljaju.
Novostvoreni vlaknasti kompozit mogao bi da napravi preokret u smanjenju industrijskog otpada ako bi se kritični delovi za strukture poput aviona, automobila i vetroturbina mogli više puta popravljati korišćenjem novog materijala, što bi dovelo do manje proizvodnje i bacanja komponenti.
šta je delaminacija
Međutim, jedna mana FRP-a bila je interlaminarna delaminacija, pri kojoj slojevi unutar kompozita počinju da se razdvajaju nakon formiranja pukotina.
Strukturni integritet brzo opada kada ovo razdvajanje počne, pa takvi proizvodi na kraju prolaze kroz niz inspekcija, popravki i zamena delova.
Džejson Patrik, profesor građevinskog i ekološkog inženjerstva na Državnom univerzitetu Severne Karoline i koautor studije, izjavio je za ECONews: „Delaminacija predstavlja izazov za FRP kompozite još od 1930-ih.“
Dodao je da konvencionalni FRP kompoziti obično traju oko 15 do 40 godina.
Nalazi najnovije studije pokazuju da je „ova strategija samozalečenja za interlaminarne prelome“, koju omogućava novostvoreni materijal, „ponovljiva u razmeri koja daleko prevazilazi tipične projektovane životne vekove kompozita, čime se delaminacija eliminiše kao strukturalni problem“.
karakteristike novog materijala
Novostvoreni materijal izgleda kao standardni FRP kompozit, ali dolazi sa dve ključne nove karakteristike.
Jedna od njih je termoplastično sredstvo za zalečenje koje je 3D štampano na vlaknasto ojačanje, formirajući strukturirani međusloj između laminata kompozita.
Ovaj međusloj, napravljen od polietilenkometakrilne kiseline, poznat kao EMAA, čini laminat od dva do četiri puta otpornijim na delaminaciju od samog starta, efikasno sprečavajući nastanak pukotina.
Druga nadogradnja standardnog FRP kompozita je set tankih grejnih slojeva na bazi ugljenika ugrađenih u kompozit.
To znači da, kada električna struja prođe kroz ove slojeve, oni se zagrevaju i tope EMAA međusloj, omogućavajući mu da teče u pukotine i mikropukotine i ponovo poveže oštećenu površinu.
Dakle, kompozit je dizajniran da se ponovo „zavari“ materijalom koji već postoji unutar same strukture.
