С помощью 3D-печати создали самовосстанавливающийся материал

Полина Агеева – 06 февраля 2019

Что, если вместо того, чтобы выбрасывать сломанные или потрескавшиеся игрушки, можно было бы их починить, нагрев? Исследователи из инженерной школы Витерби Университета Южной Калифорнии разработали 3D-печатные резиновые материалы, которые могут сделать это возможным.

Команда разработчиков создала быстроизготовляемый материал, способный восстанавливать сам себя при поломке или проколе. Этот материал может изменить промышленные отрасли производства обуви, шин, мягкой робототехники и даже электроники, сократив время изготовления материала при одновременном увеличении срока службы и долговечности изделия. В своем исследовании, опубликованном в NPG Asia Materials, авторы объясняют свою разработку.

Материал изготовлен с помощью 3D-печати, в которой используется фотополимеризация. Для затвердевания жидкой смолы в желаемой форме или геометрии используется свет. Чтобы сделать материал самовосстанавливающимся, пришлось глубже погрузиться в химию материала.

Фотополимеризация достигается посредством реакции с определенной химической группой, называемой тиолами. Добавляя окислитель, тиолы превращаются в дисульфиды. Эта дисульфидная группа способна реформироваться при разрушении, что приводит к самовосстановлению. Поиск правильного соотношения между этими двумя группами был ключом к раскрытию уникальных свойств материалов.

«Когда мы постепенно увеличиваем количество окислителя, самовосстановление становится сильнее, но фотополимеризация становится слабее. Существует конкуренция между этими двумя видами поведения материала. И в итоге мы нашли соотношение, которое может обеспечить как высокое самовосстановление, так и относительно быструю фотополимеризацию», – рассказала команда. Всего за пять секунд они могут напечатать квадрат размером 17,5 миллиметра, а за 20 минут целые объекты, которые могут восстановить себя всего за несколько часов.

После разрезания пополам объект всего за два часа при температуре 60 градусов по Цельсию полностью восстановился, сохранив свою силу и функцию. Время ремонта можно уменьшить, просто подняв температуру. Изменяя температуру, можно манипулировать скоростью заживления, и даже при комнатной температуре материал все еще может самовосстанавливаться.