Αυτοθεραπευτικά υλικά:Μπορούν τα σπασμένα πράγματα να επισκευαστούν;

Τα αυτοθεραπευόμενα υλικά είναι οποιαδήποτε υλικά που μπορούν να επισκευαστούν χωρίς άμεση ανθρώπινη αλληλεπίδραση. Υπάρχουν τέσσερις κύριοι τύποι αυτο-θεραπευόμενων υλικών:τα ενσωματωμένα θεραπευτικά υλικά, η προσέγγιση κοίλου σωλήνα, τα αναστρέψιμα πολυμερή και τα υλικά με μνήμη σχήματος. Αυτές οι ταξινομήσεις υλικών βασίζονται στη μέθοδο επισκευής τους.

Πότε είναι η τελευταία φορά που κόψατε ή ξύσατε το γόνατό σας; Πιθανότατα βάλατε ένα κορδόνι και ξεχάσατε αμέσως την πληγή, γνωρίζοντας ότι το σώμα σας θα φρόντιζε τον εαυτό του και θα ξεκινούσε τη διαδικασία επούλωσης σχεδόν αμέσως.

Ως ανθρώπινα όντα, είμαστε αρκετά κακομαθημένοι με την αυτοθεραπευτική φύση του σώματός μας, αλλά είμαστε αναγκασμένοι να διορθώνουμε με το χέρι σχεδόν οτιδήποτε άλλο στη ζωή μας. Με την πάροδο του χρόνου, φαίνεται ότι κάθε αντικείμενο στον κόσμο καταρρέει, οπότε δεν θα ήταν απίστευτο αν άλλα υλικά μπορούσαν να αυτοθεραπευθούν όπως τα θαυματουργά σώματά μας;

Λοιπόν, αυτό το όνειρο γίνεται γρήγορα πραγματικότητα, χάρη στην πρόσφατη ανάπτυξη υλικών αυτοίασης!

Τι είναι το Αυτο-θεραπευόμενο υλικό;

Όπως υποδηλώνει το όνομα, ένα αυτοθεραπευόμενο υλικό είναι κάθε υλικό που μπορεί να επισκευαστεί μόνο του χωρίς άμεση ανθρώπινη αλληλεπίδραση. Ακούγεται σαν μαγικό; Λοιπόν, πριν από μερικές δεκαετίες, θα ήταν, αλλά τα τελευταία 15 χρόνια, η εκτεταμένη έρευνα στο αυτο-θεραπευόμενο υλικό έχει δώσει καταπληκτικά αποτελέσματα και υπάρχουν τώρα πολλοί τύποι αυτοθεραπευτικών υλικών που απλώς μπορεί να αλλάξουν τον κόσμο ως το ξέρουμε.

Υπάρχουν τέσσερις κύριοι τύποι αυτο-θεραπευόμενων υλικών:τα ενσωματωμένα θεραπευτικά υλικά, η προσέγγιση κοίλου σωλήνα, τα αναστρέψιμα πολυμερή και τα υλικά με μνήμη σχήματος. Αυτές οι ταξινομήσεις υλικών βασίζονται στη μέθοδο επισκευής τους. Η πιο στοιχειώδης μορφή είναι και η πιο εύκολα κατανοητή.

Ενσωματωμένα θεραπευτικά υλικά

Μερικά από τα πιο απλά αυτο-θεραπευόμενα υλικά είναι γεμάτα με μικροκάψουλες (μικροσκοπικά πακέτα υλικού) που είναι ενσωματωμένες μέσα στο υλικό. Όταν μια γραμμή μαλλιών ή ρωγμή προκαλεί σπάσιμο αυτών των καψουλών μονομερούς, το υλικό αντικατάστασης ουσιαστικά διαρρέει για να σφραγίσει τη ρωγμή. Τα πολυμερή από τα οποία είναι κατασκευασμένο το υλικό θα συνδεθούν με αυτά τα μονομερή που έχουν διαρρεύσει (τα πολυμερή είναι απλώς μακριές αλυσίδες πανομοιότυπων μονομερών). Αυτή η γρήγορη σύνδεση αποτρέπει οποιαδήποτε απώλεια ακεραιότητας στη δομή ή το υλικό.

Οι κύριοι περιορισμοί αυτής της μεθόδου είναι η εφάπαξ φύση αυτής της επιδιόρθωσης, η οποία μπορεί να είναι ένα πρόβλημα, καθώς το παραβιασμένο τμήμα του υλικού είναι σχεδόν σίγουρα πιο αδύναμο σε σχέση με την αρχική του μορφή, αν και "επισκευάστηκε".

Προσέγγιση Hollow-Tube

Το σώμα μας περιέχει ένα απίστευτα πολύπλοκο δίκτυο αιμοφόρων αγγείων και τριχοειδών αγγείων που παρέχουν πρόσβαση σε σχεδόν κάθε χιλιοστό του σώματος. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το σώμα μας είναι σε θέση να θεραπεύεται τόσο γρήγορα – στέλνεται ένα σήμα που αναφέρει τη βλάβη, οι πόροι αποστέλλονται στο σημείο του προβλήματος και οι χημικές αντιδράσεις μπορούν να ξεκινήσουν τη διαδικασία επούλωσης.

Ανθρώπινο Αγγειακό Σύστημα (Photo Credit:adimas / Fotolia)

Η προσέγγιση με κοίλο σωλήνα των αυτοθεραπευόμενων υλικών είναι αρκετά παρόμοια - ένα μικροδίκτυο αγγειακών καναλιών είναι ενσωματωμένο στο υλικό και λειτουργεί με βάση την αρχή της πίεσης. Όταν ένα μέρος του δικτύου σωλήνων είναι κατεστραμμένο, η διαφορά πίεσης θα προκαλέσει αυτόνομα το υλικό «επισκευής» να αντληθεί μέσω των κοίλων σωλήνων στο σημείο που χρειάζεται επισκευή. Αυτή η μέθοδος διαρκεί λίγο περισσότερο, αλλά μπορεί να διορθώσει πολύ μεγαλύτερες ρωγμές και μπορεί επίσης να λειτουργήσει περισσότερες από μία φορές, σε αντίθεση με την προσέγγιση της μικροκάψουλας.

Αναστρέψιμα πολυμερή

Η έρευνά μας για τα πολυμερή φαίνεται ατελείωτη και μια από τις πιο περίεργες ανακαλύψεις ήταν τα πολυμερή που βασικά «γυρίζουν τον χρόνο πίσω». Όταν εξαναγκάζονται να μην έχουν σχήμα ή καταστραφούν με οποιονδήποτε τρόπο, μερικά από αυτά τα αυτοθεραπευόμενα πολυμερή απαιτούν μόνο λίγη θερμότητα και ενέργεια για να κουμπώσουν αυτά τα πολυμερή πίσω στον αρχικό τους προσανατολισμό. Πολλές φορές, η τριβή, το άγχος ή η άμεση πρόσκρουση που προκαλεί τη ζημιά στο υλικό είναι αρκετή για να αναγκαστεί να αναμορφωθεί. Τα εξαιρετικά αντιδραστικά άκρα αυτών των «σπασμένων» πολυμερών θα έλκονται ηλεκτροχημικά το ένα προς το άλλο και θα αναμορφωθούν σταδιακά.

Υλικά Shape-Memory

Μία από τις πιο σύνθετες εξελίξεις στα αυτοθεραπευόμενα υλικά έρχεται με τη μορφή υλικών με μνήμη σχήματος. Έχουν αναπτυχθεί πολλά κράματα μετάλλων που έχουν την ικανότητα να λυγίζουν και στη συνέχεια να ξανακουμπώνουν στη θέση τους όταν εφαρμόζεται ενέργεια.

Σε αντίθεση με τα αναστρέψιμα πολυμερή, η ενέργεια πρέπει να εφαρμόζεται απευθείας σε μια μεγαλύτερη μάζα ουσίας, όπου θα έπαιζε ένα δίκτυο οπτικών ινών. Όπως το παραπάνω παράδειγμα νανοσωλήνων, αυτό το δίκτυο οπτικών ινών θα ενεργοποιείται όταν το «καλώδιο» παραβιάζεται και ένα φως λέιζερ θα στέλνεται σε αυτή τη θέση για να παρέχει τη θερμότητα. Σε εκείνο το σημείο, το υλικό μνήμης σχήματος θα ξανακουμπώσει στην αρχική του θέση, αναιρώντας την πίεση, την καταπόνηση ή τη ζημιά που μόλις είχε υποστεί.

Αυτοθεραπευτικά υλικά στο μέλλον;

Σε λίγο περισσότερο από μια δεκαετία, τα αυτοθεραπευτικά υλικά έχουν περάσει από την ιδέα στην πραγματικότητα και τα μακροπρόθεσμα οφέλη που μπορεί να έχει σε χώρες, οικονομίες και μεμονωμένους ανθρώπους είναι πρακτικά απεριόριστα. Φανταστείτε γέφυρες που δεν σπάνε ποτέ, αυτοκίνητα που κάνουν ξανά τις δικές τους εργασίες βαφής και αεροπλάνα που διορθώνουν μικροσκοπικές ρωγμές στην άτρακτό τους, αποφεύγοντας τέτοια πράγματα.

Τα αυτοθεραπευόμενα υλικά εξακολουθούν να είναι αρκετά δαπανηρά και η ευρεία χρήση τους εξακολουθεί να παρεμποδίζεται από τη διαθεσιμότητά τους, αλλά τα πράγματα προχωρούν καθημερινά. Δοκιμάζονται νέοι συνδυασμοί αυτών των προσεγγίσεων αυτοθεραπείας, όπως η ανάμειξη πηκτωμένων μικροκαψουλών με την προσέγγιση της μνήμης σχήματος, η παραγωγή εύκαμπτων, ανθεκτικών και μακράς διαρκείας υλικών που θα αυξήσουν σημαντικά την ασφάλεια και τη μακροζωία των υλικών σε όλο τον κόσμο.

Ως απάντηση στο αρχικό ερώτημα αυτού του άρθρου, δεν είναι θέμα αν θα αλλάξουν τον κόσμο, αλλά μόνο πότε!