Kun de svage overlever? Pitt-teamet tilføjer mere give for stærkere selvhelbredende materialer

I materialevidenskabens verden ses styrke og sejhed ofte som konkurrerende egenskaber. Typisk er materialer, der er stærke, sprøde, mens de, der er seje, har tendens til at være svagere. Imidlertid har et team af forskere ved University of Pittsburgh Swanson School of Engineering fundet en måde at kombinere disse to egenskaber i en ny klasse af selvhelbredende materialer.

Holdet, ledet af assisterende professor i maskinteknik og materialevidenskab Abdon Pena-Francesch, udviklede en ny type kompositmateriale, der består af en stærk, skør matrix og en blød, sej forstærkning. Forstærkningen består af bittesmå dråber af en væske, der er indkapslet i en polymerskal. Når materialet er beskadiget, knækker dråberne og frigiver væsken, som så fylder revnerne og heler skaden.

Forskerne fandt ud af, at tilføjelsen af ​​den bløde, seje forstærkning markant øgede materialets sejhed uden at ofre dets styrke. Faktisk var materialet endnu stærkere end den oprindelige sprøde matrix. Det skyldes, at væskedråberne fungerer som en offerfase, der absorberer energi og forhindrer revnerne i at forplante sig.

Forskerne mener, at denne nye klasse af materialer kan have en bred vifte af anvendelser, såsom i konstruktion af broer, bygninger og fly.

"Disse materialer kan potentielt revolutionere den måde, vi designer og bygger strukturer på," sagde Pena-Francesch. "Ved at kombinere styrke og sejhed kan vi skabe materialer, der er mere modstandsdygtige over for skader, og som kan holde længere."

Forskningen blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Materials.