Ученые из Университета Иллинойса разработали полимер, который выделяет pH-чувствительную краску при повреждении, что позволяет быстро и эффективно находить в материале дефекты. Статья исследователей опубликована в журнале Advanced Materials, кратко о ней можно прочитать на сайте университета.
Материал представляет собой эпоксидную смолу со встроенными микрокапсулами красителя При любом повреждении материала, например, при образовании трещин, царапин или при чрезмерном давлении, капсулы с красителем разрываются. Краситель вступает в реакцию с аминными отвердителями эпоксидной смолы, которые меняют его цвет с желтого до кроваво-красного. Чем глубже повреждение, тем больше микрокапсул разрывается, тем интенсивнее его цвет. По словам ученых, это помогает быстро оценить масштабы повреждения.
Капсулам не требуются никаких дополнительных катализаторов, в том числе и действия ультрафиолета, а действие красителя сохраняется до восьми месяцев. Для того, чтобы вызвать разрыв капсулы и изменение цвета, которое сообщит о нарушении целостности структуры материала, достаточно маленького повреждения размером всего 10 микрометров. При этом ученые отмечают, что в ходе экспериментов не было случаев ложного срабатывания капсул с красителем.
Ранняя диагностика повреждений может быть особенно полезна в применении к воздушному и космическому транспорту, где неисправность одной части имеет сложные последствия, которые трудно устранить. Тем более что данная технология является недорогостоящей, так как для качественной диагностики повреждений достаточно содержания всего пяти процентов микрокапсул с краской.
Новая разработка наследует последние идеи в создании «умных» полимерных материалов, которые способны самовосстанавливаться после повреждений. Регенерация структуры в них обычно обеспечивается капсулами с запасом мономеров, которые встраиваются прямо в ткань материала и в случае повреждения выступают в роли лечащего агента. «Лечение» может активироваться внешним триггером, например, слишком высокой температурой или механическим воздействием на полимер.
Кристина Уласович