Добавь сайт в закладки! Инструкция по ссылке.
Даже самые надёжные инженерные объекты не вечны. Дорожное полотно идёт трещинами под весом фур, бетон крошится от перепадов температур, а защитные покрытия пасуют перед коррозией. В итоге инфраструктура медленно, но верно разрушается.
Привычный ремонт — это всегда огромные расходы, логистический ад и простои. Решением становятся самовосстанавливающиеся материалы. Эта технология способна автономно латать повреждения ещё до того, как они превратят мост или деталь самолёта в руины.
От римских секретов до современной бионики
Идея самолечения уходит корнями в античность. Древнеримский бетон«залечивал» себя сам благодаря вкраплениям извести.
Стоило воде попасть в микротрещину, как запускалась химическая реакция, намертво герметизирующая повреждённый участок.
Современная наука копирует принципы живой природы. Как стволовые клетки восстанавливают ткани, так и новые материалы имитируют биологические системы. Точкой отсчёта в новейшей истории стал 2001 год — тогда учёные представили первый самовосстанавливающийся полимер.
Как работает самовосстанавливающийся материал
По сути, это интеллектуальные структуры, которые справляются с дефектами без участия человека. Сегодня их делят на два типа по способу активации.
Внешние (экзогенные) системы: в структуру материала внедряют микрокапсулы или сеть сосудов с «лечебным» агентом — смолой или мономерами. Если появляется трещина, оболочка лопается, агент вытекает и при контакте с катализатором застывает, буквально склеивая разрыв изнутри.
Внутренние (эндогенные) системы: здесь всё держится на обратимых химических связях. В структуру заложены механизмы, которые позволяют материалу восстанавливаться под воздействием тепла, света или давления.
Такие системы могут «лечиться» многократно, возвращая первоначальную прочность.
От строительных площадок до орбитальных станций
В строительстве уже тестируют бетон с бактериями, которые вырабатывают известняк.
Исследователи пошли дальше: новый состав использует углекислый газ для заживления трещин. Этот подход может подарить мостам и тоннелям десятилетия лишней жизни.
NASA заглядывает ещё дальше. В космосе пробоины от столкновений должны затягиваться за микросекунды. Учёные из университета A&M создали структуру, которая мгновенно переходит из твёрдого состояния в жидкое и обратно, затягивая отверстие сразу после прокола.
Потребительская электроника тоже на пороге перемен. В 2021 году показали коррозийно-стойкий сплав на основе серы и селена для гибких смартфонов. На очереди — «умные» ткани, где любая зацепка или разрыв исчезают сами собой, что резко снизит объём текстильных отходов.
Экономический эффект и барьеры
Главный козырь технологии — не только долголетие объектов, но и радикальное падение эксплуатационных расходов.
По расчётам, самовосстанавливающийся бетон может быть вдвое прочнее обычного и на 70% пластичнее. В долгосрочной перспективе это означает огромную экономию сырья и энергии.
Однако до массового внедрения нужно решить вопрос цены и скорости. Одни материалы восстанавливаются мгновенно, другим требуются часы и специфические условия.
Именно стабильность при многократных циклах «лечения» решит, как быстро эти технологии захватят глобальный рынок.
Поделись видео: