Само-опоравување со електрично напојување и FRP комопозити

Узгој, изработен од полимер со влакна (FRP) кој долго време се разработува, сега добива внатрешен пат за поправка преку механизми активирани со електрична енергија. Истражувачите од Универзитетот во Северна Каролина развија овој пристап, особено насочен кон слабите одвоени делови меѓу слоевите под механичко оптоварување. Оват ново решение ветува долг рок на отпорност за вселенските летала, ветерниците и автомобилската индустрија.

Процесите на поправка активирани со електрична енергија како функционираат? Овој проект е резултат на трудот на докторските кандидатки Џек Туричек и Зах Филипс под водство на Калјана Накшатрела. Традиционалните FRP композиции со време развиваат пукнатини кои го слабат врвот меѓу влакната и полимерната матрица, што често бара замена на целата компонента. Во новиот дизајн, над влакната е поставен термопластичен претходен слој, кој спречува одвојување и истовремено ги активира механизмите за поправка. Овој слој го зголемува отпорноста за две до четири пати и формира главниот механизам за поправка.

Во вториот сегмент, се активираат карбонски слоеви кои при примена на електрична енергија се загреваат. Кога е дадена енергија, тие се загреваат, создавајќи стопено површно место што повторно ги спојува пукнатините и осигурува сигурна повторна контактност. Овој процес е сличен на поправката на кршени пластични делови со лепак во секојдневието, но целосно е автоматски и се одвива во материјалот.

Тестовите покажаа значајни резултати во однос на долговечноста. Со симулација на 1000 циклуси преку 40 дена, со повторување на распаѓањето од 5 сантиметри, започна автоматски процес на поправка. Резултатите покажаа дека, во споредба со постојните ламинирани FRP решенија, овој систем има најмалку 500 циклуси отпорност на пукнатини. Додека со тек на време овој капацитет малку опаѓа, тој останува значително висок и забележливо побрз од традиционалните методи.

Теоретскиот животен век варира во зависност од фреквенцијата на одржување, но ако се извршува поправка еднаш годишно, се проценува дека може да трае околу 125 години. Ако е доволна само годишна обновување, овој период може да достигне и до околу 500 години. Доколку овие резултати се успешно применуваат во индустријата, тие можат да променат конкуренцијата во аэронауда, обновливата енергија и вселенските технологии.