Ny videnskab om revner fører til selvhelbredende materialer

Revner i ørkenbunden forekommer tilfældige for det utrænede øje, endda så smukt, men matematikken, der styrer mønstre af tørret ler, viser sig at være forudsigelige - og nyttige til at designe avancerede materialer.

I et par nye undersøgelser fra Princeton University, forskere fandt ud af, at i en stor klasse af almindelige materialer, herunder ler og menneskehud, individuelle korn af materialet krymper, når de tørrer. Mængden og hastigheden af ​​krympeevnen varierer med materialets fysiske egenskaber. Ved at udnytte denne tidligere ukendte egenskab, forskerne er i stand til at forudsige, og endda omvendt, revner over tid.

"Anvendelse af materialer, der spontant helbreder sig selv, ved at udnytte krympeevnen, er noget jeg er meget begejstret for, "sagde Sujit Datta, assisterende professor i kemisk og biologisk ingeniørvidenskab ved Princeton University og hovedforfatter på undersøgelserne.

I det første papir ( Blødt stof , DOI:10.1039/C9SM00731H), ved at afbalancere betingelser netop så, forskerne finjusterede et krympeligt granulært materiale, så det skiftevis revnede fra hinanden i præcise klynger, knækkede slet ikke, eller begyndte at revne, men lukkede igen.

Det andet papir, forfalder 10. oktober i Fysiske anmeldelsesbreve , opstiller den generelle fysik, der styrer krympbarhed - dvs. hvordan hvert korn ændrer sig individuelt, når det interagerer med tilslaget, og hvordan denne egenskab påvirker størrelsen af ​​klynger, der er tilbage efter et granuleret materiale revner. Næsten et århundredes arbejde på dette område havde antaget, at alle korn beholdt deres størrelse, undlader at beskrive krympningen af ​​individuelle korn i sådanne materialer. Afsløringen påvirker alt fra biomedicinske behandlinger til brændselsceller til indeslutning af giftigt affald.