Tehnologia viitorului se auto-repara

Auto-repararea materialelor a fost un vis al inginerilor de pretutindeni, care sperau ca, in acest fel, sa poata beneficia de componente si sisteme tehnice capabile sa se ingrijeasca singure atunci cand sufera avarii. Aplicatiile pentru acest tip de materiale sunt nenumarate.

Journal of the Royal Society Interface

Cercetarile in aceasta directie au inregistrat un avans serios, dupa ce savantii s-au decis sa copieze sistemele biologice. Mai precis, sistemul circulator al animalelor. Rezultatele unui studiu foarte ambitios in aceasta directie a fost publicat in Journal of the Royal Society Interface, incununand cercetari demarate cu aproape 10 ani in urma, scopul fiind reducerea riscurilor si costurilor deprecierii materialelor folosite in industrie si constructii, a celor care necesita reparatii frecvente: metalele, plasticul si materialele compozite pe baza de carbon.

Intre metodele avute in vedere, este inclusa crearea de materiale compuse din capsule microscopice continand si agentul de reparare. Acestea se sparg odata cu distrugerea materialului si elibereaza fluidul capabil sa umple crapaturile si rupturile. Desi este eficienta, aceasta metoda este limitata de cantitatea mica de agent fluid care poate fi inglobata in materiale.

Dincolo de o anumita limita materialul devine dificil de intretinut si mult mai vulnerabil. Noile evolutii in directia fabricarii de materiale care se auto-repara au fost dezvoltate de un grup de cercetatori ai Universitatii Urbana, din Illinois, si acestea implica impregnarea de materiale plastice cu o retea fina de cabale, fiecare cu un diametru de mai putin de 100 de milionime de metru, care pot fi umplute cu rasini lichide.

Retelele „microvasculare" de acest tip penetreaza materialele precum un sistem circulator, putand aduce agentul de reparare in orice zona afectata a materialului, gata sa fie eliberat oriunde apare vreo fisura. Oricum, exista anumite limite si in aceasta tehnologie, aparute datorita actiunii lente de difuziune a agentului de auto-reparare.

„In sistemele biologice, fluidele sunt pompate si curg",

comenteaza unul dintre membri echipei de cercetare, asa ca la Universitatea din Urbana (acelasi loc unde ar fi fost conceput supercomputerul HAL 9000, potrivit scenaristilor filmului 2001: A Space Oddisey) a fost pus la punct un sistem care pompeaza fluidul in micro-reteaua de vase vasculare. Fluidul este inserat in material cu ajutorul unor seringi sub presiune, astfel ca atunci cand apar fisuri, o presiune constanta trimite fluidul acolo unde trebuie.

In experimentul pus la cale pentru testarea tehnologiei de auto-reparare s-au creat doua canale in paralel, in plastic, si au fost umplute cu rasina lichida si un compus chimic de intarire, capabil sa declanseze solidificarea rasinii. Cand se formeaza o fisura, ambele micro-canale sunt intrerupte si cele doua lichide sunt inserate in zona afectata, acoperind-o.

Cercetatorii au studiat pomparea lichidelor in puls, astfel ca rasina sa ajunga prima la crapatura, iar apoi agentul de intarire, operatiunea repetandu-se in cicluri. Aceasta metoda a fost desemnata drept cea mai eficienta in repararea unor crapaturi mari si asigurarea distributiei pe suprafete intinse a fluidului de auto-reparare.

Cand este vorba de „crapaturi mari" dimensiunile avute in vedere nu depasesc un milimetru in sectiune. Cercetatorii spera ca acest sistem de auo-reparare a materialului folosit sa poata fi aplicat cu succes in industrie si materialele de constructie.

Pana acum, sistemul de pompare a fluidului era plasat in exteriorul materialului, insa echipa de cercetare de la Urbana University doreste sa initieze testele pentru incorporarea lui chiar in material. Unele substante de protectie, cu care sunt acoperite suprafetele ce trebuie protejate, se refac, dupa zgariere, la… soare. Ele folosesc o molecula facuta din chitosan, extras din carapacea crabilor de mare si altor crustacee, care se repara sub actiunea razelor de soare.

Multe structuri de mare suprafata unde astfel de proceduri ar fi foarte necesare, cum sunt cladirile si unele tipuri de avioane, dispun, deja, de sisteme hidraulice care pot pompa agentul de auto-reparare, dar la Urbana se cauta procedura care ar permite integrarea sistemului in materialul propriu zis.