Напечатанный на 3-D принтере самовосстанавливающийся композит значительно продлевает срок службы важных конструктивных элементов

Учёные разработали новый самовосстанавливающийся композит, который позволяет конструкциям восстанавливаться на месте, не выводя их из эксплуатации. Эта новейшая технология может значительно продлить срок службы важных конструктивных элементов, таких как лопасти ветряных турбин или крылья самолетов.

С практической точки зрения это означает, что пользователи могут полагаться на данный конструктивный компонент, такой как лопасть ветряной турбины, в течение гораздо более длительного периода времени, не беспокоясь об отказе. Еще одним преимуществом новой технологии является то, что внутренние нагревательные элементы, встроенные в крылья самолета, позволят авиакомпаниям отказаться от использования химических реагентов для удаления льда с крыльев, когда самолет находится на земле, а также для удаления льда в полете.

Многослойные композиты изготавливаются из слоев волокнистого армирования, например, стекла и углеродного волокна, соединенных вместе. Повреждение чаще всего происходит, когда «клей», связывающий эти слои вместе, начинает отслаиваться от армирования или расслаиваться.

Исследовательская группа решила эту проблему путем 3D-печати термопластичного заживляющего агента на армирующем материале. Исследователи также внедрили в композит тонкие «нагревательные» слои, которые нагреваются при подаче электрического тока. Это, в свою очередь, расплавляет заживляющий агент, который затекает в любые трещины или микротрещины в композите и восстанавливает их.

«Мы обнаружили, что этот процесс можно повторить не менее 100 раз, сохраняя при этом эффективность самовосстановления», — говорит Джейсон Патрик, один из авторов статьи и доцент кафедры гражданской, строительной и экологической инженерии в Северном Университет штата Каролина. «Мы не знаем, каков верхний предел, если он вообще существует».

Печатный термопластик также повышает присущую ему устойчивость к разрушению на 500 %. Кроме того, заживляющий агент и слои нагревателя изготовлены из легкодоступных материалов и относительно недороги.

Сейчас учёные находятся в поиске государственных и отраслевых партнеров, которые могут помочь им адаптировать эти полимерные композиты для использования в конкретных приложениях.

Статья опубликована в Nature Communications.