Sciencemag.cz
Doporučujeme
Kovové pěny představují materiály s velice zajímavými vlastnostmi. Obvykle jde o kovové kostry vyplněné vzduchem. Tyto vnitřní dutiny snižují hustotu materiálu a ten si v ideálním případě přitom zachovává pevnost původního kovu. Problém však nastává v případě, že se kovová pěna poškodí. Svařování nebo jiné techniky prováděné při vysoké teplotě by vedly k narušení vnitřní struktury.
James Pikul a Zakaria Hsain z University of Pennsylvania proto přišli s nápadem použít samoopravné techniky u různých měkkých polymerů a plastů, kdy např. při prasknutí struktury dojde k vylití materiálů, jejichž následná chemická reakce strukturu opět slepí k sobě. Přitom jde nejčastěji o různé poměrně slabé slepení na bázi epoxidů, ale v případě polymerů to nevadí, protože příliš pevné nejsou ani původní materiály.
Vědci nyní využili polymerový kryt pro tvorbu chemického signálu. Niklovou pěnu potřeli vrstvu chemicky celkem inertního a pružného Parylenu D. Ten je měkčí než kovová pěna, takže se při poškození zláme i polymer a odhalí se kov pod ním. Tento kov se pak opraví pomocí galvanického pokovování. Zbytek materiálu zůstává inertní, není třeba spotřebovávat energii jako při tavení, spotřebuje se jen málo niklu, protože galvanizace proběhne jen na místě poškození. Polymer funguje jako litografická maska a poškozený předmět stačí ponořit do galvanizační lázně.
Opravit se tímto způsobem dařilo různé typy mechanického poškození (trhliny, „zlomeniny“…), proces trval v řádu hodin a potřebná doba příliš nezávisela na velikosti předmětu či stupni poškození – pokovování vždy probíhalo po celé poškozené ploše současně.
Popsaný princip by mohl být využitelný mnohem obecněji. Problém dosud spočívá v tom, že v této verzi postupu na opraveném niklu již polymer schází. Při další opravě se tedy bude nikl vylučovat i zde, což je zbytečné a naopak vlastnosti předmětu může narušit, minimálně zvyšuje jeho hmotnost. Dalším možným vylepšením by bylo elektrolyt nějak přímo integrovat do pěny, takže by poškozenou část nebylo nutné vyjímat z celé struktury – ne všechno se dá jednoduše rozebrat, ať už jde o automobil nebo přístroj pracující ve vesmíru. Po prasknutí by se elektrolyt sám vylil kolem poškozené části a stačilo by aplikovat vnější zdroj napětí.
Studie byla publikována ve Advanced Functional Materials.
Zakaria Hsain et al. Low‐Energy Room‐Temperature Healing of Cellular Metals, Advanced Functional Materials (2019). DOI: 10.1002/adfm.201905631
Zdroj: University of Pennsylvania/Phys.org
