Науковий прорив: інженери розробили матеріал, що відновлюється більше 1000 разів

Новий композит може суттєво подовжити термін експлуатації літаків, турбін та автомобілів.

Американські інженери створили новий волокнистий композит, який здатен самостійно відновлювати внутрішні ушкодження більше ніж 1000 разів. Ця технологія може кардинально змінити термін служби літаків, автомобілів, вітрових турбін і навіть космічної техніки, повідомляє National Academy of Sciences.

Мова йде про матеріал, який у лабораторних умовах неодноразово усував ушкодження типу розшарування – одну з основних проблем сучасних композитів. Дослідники вважають, що така технологія може подовжити термін служби конструкцій з кількох десятиліть до сотень років.

Прорив у “втомі матеріалів”

Сучасні волокнисті полімерні композити широко використовуються в авіації, автомобільній промисловості та енергетиці завдяки своїй міцності та легкості. Проте вони мають вразливість – розшарування шарів, що поступово руйнує їхню структуру.

Професор Джейсон Патрік зазначає, що ця проблема відома ще з 1930-х років, а типовий термін служби таких матеріалів становить 15–40 років.

Принцип самовідновлення

Новий композит виглядає як звичайний матеріал, але всередині має спеціальний “самолікувальний” шар, нанесений за допомогою 3D-друку. Він виготовлений із термопластичного полімеру EMAA, який здатен “запечатувати” тріщини при нагріванні.

Крім того, матеріал містить тонкі вуглецеві нагрівальні шари. Коли через них проходить електричний струм, вони нагрівають структуру та активують процес відновлення – внутрішні тріщини буквально “зварюються” зсередини.

1000 циклів без перерви

У випробуваннях матеріал пройшов 1000 циклів ушкодження та відновлення за 40 днів безперервної роботи. Дослідники стверджують, що навіть після сотень циклів міцність знижується дуже повільно.

За оцінками авторів, за умови регулярного обслуговування матеріал може залишатися функціональним від 125 до 500 років.

Найбільший вплив технологія може мати у відновлювальній енергетиці. Лопаті вітрових турбін, які зараз часто замінюють через ушкодження, зможуть служити значно довше, зменшуючи кількість відходів.

Також матеріал може бути використаний в авіації, автомобілебудуванні та космічних апаратах, де ремонт або заміна деталей є надзвичайно дорогими.

Попри досягнення, технологія ще потребує перевірки в реальних умовах – зокрема під впливом вологи, температурних коливань та механічних ударів.

Розробка вже запатентована та комерціалізується через стартап Structeryx Inc., що свідчить про готовність до масштабного впровадження.

Інші новини науки

Як повідомляв УНІАН, нове дослідження показує, що накопичення золота глибоко під острівними дугами відбувається внаслідок багаторазового високотемпературного плавлення обводненої мантії, а не в результаті одноразового процесу. Далеко під океанським дном працює “золота кухня” Землі.

Вулканічні острівні дуги формуються над зонами субдукції, де одна океанічна плита занурюється під іншу, і ці регіони часто надзвичайно багаті на золото. Вчені довго дискутували про причини цього явища.