Самоадаптирующийся композит

Адаптивный материал, который сочетает свойства самовосстановления и обратимого самоупрочнения, изобрели в Университете Райса (Rice University). Новый материал, называемый SAC (от англ. «self-adaptive composite» – самоадаптирующийся композит) состоит из вязких микронных резиновых сфер, которые образуют твердую матрицу. Исследователи создали SAC путем смешивания двух полимеров и растворителя, который испаряется при нагревании, в результате чего получается пористая масса из вязких сфер. Когда материал трескается, то матрица быстро самовосстанавливается, снова и снова. И, как губка, материал возвращается к своей первоначальной форме после сжатия.

Исследователи считают, что SAC может быть полезен как биосовместимый материал для тканевой инженерии или в качестве легкого, устойчивого к дефектам структурного компонента.

Другие самовосстанавливающиеся материалы содержат инкапсулированную жидкость в твердых оболочках, которая вытекает при появлении трещины в материале.

«Это очень хорошо, но мы хотели бы представить больше гибкости,» – сказал Пей Дун, один из возглавлявших исследование. «Мы хотели получить биомиметический материал, который может изменить себя или свое внутреннее строение, чтобы приспособиться к внешнему воздействию, и подумали, что для этого подойдет введение большего количества жидкости. Но мы хотели стабильную жидкость, а не текучую.»

В SAC крошечные сферы из поливинилиденфторида (ПВДФ) содержат много жидкости. Вязкий полидиметилсилоксан (PDMS) дополнительно покрывает всю поверхность. Сферы чрезвычайно устойчивы, в то время как их тонкие оболочки легко деформируются. Их жидкое содержимое повышает их вязкоупругость, т.е. способность поглощать напряжение и возвращаться в исходное состояние, в то время как покрытие соединяет сферы вместе. Сферы также имеют возможность скользить относительно друг друга при сжатии, но при этом оставаясь скрепленными.

«Образец не создает впечатления, что материал содержит жидкость. Он очень отличается от геля, он на самом деле не гелеобразный. Это больше похоже на кусочек сахара, который можно сжать, но потом он восстанавливается", – сказали исследователи.

Процесс может быть настроен – немного больше или меньше жидкости регулирует механические свойства материала.