17/06/2003

Созданы регенерирующиеся полимерные материалы

Исследователями из университета штата Иллинойс создан синтетический материал, состоящий из микрокапсульного средства заживления и специального катализатора, который обладает возможностью к регенерации, когда он расколот или сломан.

Материал, состоящий из микрокапсульного средства заживления и специального катализатора, залитого в структурной сложной матрице, мог увеличивать надежность и срок службы термореактивных полимеров, широко используемых в разных сферах от микроэлектроники до космоса. Как только формировались трещины в пределах полимерных материалов, целостность и прочность структуры значительно ослабевала. Часто эти трещины возникают глубоко в пределах структуры полимера, где обнаружить их довольно трудно, а порой и практически невозможно, не говоря уже о их устранении.

В новом же материале работает процесс самовосстановления. Когда образуются трещины, микрокапсулы разрываются и высвобождают заживляющее средство в поврежденной области через капилляры. Поскольку заживляющее средство входит в контакт с залитым катализатором, происходит новое образование слоя полимера, который сцепляется с существующим и закрывает трещины. В испытаниях на излом регенерируещиеся соединения восстанавливались на 75% от их первоначальной прочности. И поскольку микротрещины саморемонтируются, сами полимерные материалы требуют меньшего обслуживания и обладают меньшей стоимостью эксплуатации. Заполнение микротрещин также смягчит неблагоприятные эффекты от коррозии. Эта технология увеличивает продолжительность жизни изделий в два или три раза. Способность к самовосстановлению и восстановлению герметичности также расширяет срок службы тех полимерных плат с микросхемами, где микротрещины могут приводить к механическим и электрическим неисправностям.

Одна из многих проблем, что возникла при создании таких регенерирующихся материалов, – это получение нужного размера микрокапсул. В настоящее время используются сферы приблизительно диаметром в 100 микрон. Большие сферы могли ослабить саму структурную матрицу полимера, поэтому работа по созданию капсул меньшего размера продолжается и сегодня. Также нужно было определить правильную толщину оболочки так, чтобы капсулы открылись под соответствующим напряжением, а не самопроизвольно. Стенки капсул, которые являются слишком толстыми, не будут разрываться, в то время как капсулы со слишком тонкими стенками будут лопаться даже при малейших нагрузках, несмотря на то, что неисправностей и трещин в полимере не будет.

Версия для распечатки