Amerykańscy naukowcy pracują nad samonaprawiającym się materiałem

skrzydło samolotu © Pixabay – Free-Photos

Udostępnij:

Pamiętacie Terminatora 2, którego tkanka pokrywająca „ciało” potrafiła się rekonstruować pomimo poważnych uszkodzeń? Już niedługo wcale nie musi być to hollywoodzką fikcją. Amerykańscy naukowcy opracowali nową grupę materiałów, które mogą same się naprawiać i mają pamięć kształtu.

Naukowcy z Uniwersytetu Texas A&M oraz Dowództwa ds. Rozwoju Zdolności Bojowych Armii Stanów Zjednoczonych Army Research Laboratory, poprawiając skład chemiczny pojedynczego polimeru, stworzyli całą rodzinę materiałów syntetycznych o różnej teksturze, od ultramiękkich po bardzo sztywne. Naturalnie przylegają do siebie w powietrzu lub pod wodą, tym samym mogą znaleźć zastosowanie w stworzeniu platform dla pojazdów powietrznych czy samonaprawiających się skrzydeł samolotu. Nowy materiał w przyszłości może zostać użyty także do tworzenia wielu innych futurystycznych technologii.

Stworzyliśmy grupę materiałów, których właściwości można precyzyjnie dostroić, aby uzyskać miękkość gumy lub wytrzymałość nośnych tworzyw sztucznych – podkreśla dr Svetlana Sukhishvili, profesor na Wydziale Inżynierii Materiałowej Texas A&M University.

Takie właściwości sprawiają, że w przyszłości może udać się stworzyć realistyczne roboty inspirowane biologicznie czy zaawansowane maszyny. W ten sposób mogą powstać protezy, które zastąpią np. kończynę, będą przy tym nie do odróżnienia od prawdziwego ciała, a nawet lepsze. Wszystko dzięki wyjątkowym właściwościom materiału.


Takie cechy tych materiałów, jak możliwość druku 3D i możliwość samonaprawiania w ciągu kilku zaledwie sekund, sprawiają, że nadają się one nie tylko do bardziej realistycznej protetyki i miękkiej robotyki, lecz także do szerokich zastosowań wojskowych, takich jak zwinne platformy dla pojazdów powietrznych i futurystyczne samoodbudowujące się skrzydła samolotu – wymienia dr Svetlana Sukhishvili.

Polimery syntetyczne składają się z długich sznurków powtarzających się motywów molekularnych, podobnych do koralików. W polimerach elastomerowych lub elastomerach takie długie łańcuchy są lekko usieciowione, co sprawia, że materiały są gumowate. Poprzez zwiększenie liczby wiązań poprzecznych elastomery można też usztywnić.

Naukowcy skupili się na cząsteczkach biorących udział w sieciowaniu. Najpierw wybrali polimer macierzysty, prepolimer, a następnie chemicznie uzupełnili łańcuchy prepolimeru dwoma typami małych cząsteczek sieciujących – furanem i maleimidem. Odkryli, że im więcej cząsteczek w prepolimerze, tym sztywniejsze materiały udaje im się stworzyć. Dzięki temu najtwardszy materiał, który stworzyli, był tysiąc razy mocniejszy niż ten najdelikatniejszy.

Wiązania poprzeczne są odwracalne. Gdy temperatura jest wystarczająco wysoka, furan i malemid odrywają się od łańcuchów polimeru, a materiały miękną. W temperaturze pokojowej materiały twardnieją, ponieważ cząsteczki szybko łączą się ze sobą, ponownie tworząc wiązania poprzeczne.

Modyfikując sprzęt i parametry przetwarzania w standardowej drukarce 3D, mogliśmy używać naszych materiałów do drukowania złożonych obiektów 3D warstwa po warstwie – tłumaczy dr Frank Gardea, inżynier badawczy w United States Army Research Laboratory. – Wyjątkową zaletą naszych materiałów jest to, że warstwy tworzące część 3D mogą mieć bardzo różną sztywność.


TOP w kategorii




W przyszłości naukowcy planują zwiększyć funkcjonalność swoich nowych materiałów. Jeśli im się to powiedzie, materiały będą potrafiły np. same się naprawiać.

Chcielibyśmy zbadać teraz wprowadzenie inteligencji niskiego poziomu, aby materiały te wiedziały, że dostosowują się autonomicznie bez konieczności inicjowania procesu przez użytkownika – zapowiada Frank Gardea.

Źródło: Newseria

Udostępnij:

Drukuj





MM



Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również