Представете си, че се опитвате да проектирате машини, които ще служат вечно, независимо от употребата или местоназначението им. Вместо да се нуждаят от постоянен приток на резервни части (което е практически невъзможно за космически сонди или екзопланетарни кацащи апарати), тези машини ще могат да възстановяват своята суперустойчива „плът“ повече от хиляда пъти. Звучи прекалено хубаво, за да е истина, нали?

Не и за изследователите от Университета на Северна Каролина, защото те са създали композитен материал от полимер, подсилен с влакна (FRP), който може да превърне такива машини в реалност. В статията си „Самовъзстановяване за дългосрочен план: Автоматизацията на място осигурява възстановяване на фрактури в структурни композити в мащаб от сто години“, публикувана в Proceedings of the National Academy of Sciences, докторантите Джак Туричек и Зак Филипс заедно с д-р Каляна Накшатрала (професор по гражданско и екологично инженерство в Университета на Хюстън), разкриват как работи техниката за самовъзстановяване на техния материал.

Когато в композитите се образуват пукнатини, които отделят влакнести слоеве от матрицата, материалът на UNC поправя това междуслойно разслояване, като използва електрически разтопен материал, който прониква в пукнатините и свързва отделените слоеве.

Това е отлична новина за всяка индустрия, зависима от автомобили, космически кораби, вятърни турбини и редица конструкции, използващи композитни материали, подсилени с влакна (FRP), които са изработени от слоеве стъкло, въглерод или други влакна в полимерна матрица. Макар че всички FRP са изключително здрави въпреки относително ниското си тегло, самовъзстановяващите се FRP композитни материали на екипа са дори по-здрави от типичните FRP композитни материали и в сравнение със стандартния живот на FRP композитните материали от десетилетия (проблем от 1930-те години насам), те са практически безсмъртни.

Макар че „практически безсмъртни“ не означава, че тези нови FRP композити действително ще траят вечно, те могат да траят векове, като по този начин значително надживеят поколенията хора, които са проектирали и използвали машините, произведени от тези композити. Такова дълголетие също така носи огромни екологични ползи от намаленото събиране, преработка и производство на материали, а също и значителни икономии на разходи.

Смята се, че иновацията ще намали значително разходите и труда, свързани с подмяната на повредени композитни компоненти, и ще намали количеството консумирана енергия и отпадъците, произвеждани от много индустриални сектори – защото ще има по-малко счупени части, които да се проверяват ръчно, ремонтират или изхвърлят.

И така, какво позволява на композитните материали от този нов тип да надхвърлят стандартните характеристики на композитните материали? Един от аспектите е термопластичното лечебно вещество, отпечатано с 3D принтер като полимерен междинен слой върху влакнестото армиране. Този междинен слой удвоява или дори учетворява устойчивостта на разслояване.

Втората иновация е вмъкването на слоеве на въглеродна основа, които се нагряват при електрифициране. Това нагряване причинява разтопяването на част от термопласта и проникването му в големи и малки пукнатини, като по този начин се залепват отново разслоените повърхности. Представете си бронята на Железния човек със слой от саморазтопяващ се метал, който „прониква“ в пукнатините и ги поправя, или биометала на Сайлоните, който укрепва повредените части на тези персонажи от сериала Battlestar Galactica.

Колко дълго ще издържи композитът в реалния свят? Досега тестовете показват, че отговорът е „много, много дълго“. Ако материалът се нуждае от възстановяване веднъж на сезон, той може да издържи 125 години, но ако се нуждае само от ежегодно подмладяване, може да издържи половин хилядолетие. Автоматизираните тестове, при които се причиняват 5-сантиметрови разслоения, последвани от самовъзстановяване, за хиляда цикъла в продължение на 40 дни, доказаха, че производителността е с един порядък по-висока от предишния рекорд на екипа.

Виж още: Samsung представя серията Galaxy S26: най-интуитивния AI телефон на Galaxy досега