Инженеры из Университета Северной Каролины и Университета Хьюстона разработали новый армированный волокнами композитный материал, способный самовосстанавливаться более 1000 раз. При этом он значительно прочнее традиционных композитов, которые сейчас используются при производстве крыльев самолётов, лопастей турбин и других ответственных конструкций.
Главная проблема современных композитов — расслоение (delamination), когда слои материала постепенно отделяются друг от друга под нагрузкой. Новый материал решает эту проблему с помощью 3D-печатного термопластичного «лечащего» слоя на основе поли(этилен-ко-метакриловой кислоты) — EMAA. Этот слой располагается между ламинатами и при повреждении способен течь и заново связывать расслоившиеся участки.
Дополнительно в материал встроены углеродные нагревательные слои. При подаче электрического тока они разогревают «лечащий» слой, заставляя его расплавляться и заполнять микротрещины. Процесс называется термическим восстановлением (thermal remending) и основан на переплетении полимерных цепей.
В экспериментах учёные искусственно создавали расслоение длиной 5 см и затем активировали процесс самовосстановления. Материал успешно прошёл более 1000 циклов повреждения и ремонта в течение 40 дней, сохраняя при этом высокую прочность. Даже после 500 циклов он оставался значительно прочнее обычных композитов.
По оценкам исследователей, использование такого материала может продлить срок службы деталей самолётов, автомобилей, ветряных турбин и космической техники с нескольких десятилетий до нескольких сотен лет, а также снизить затраты на замену деталей и количество промышленных отходов.
