Az amerikai védelmi minisztérium támogatásával kifejlesztettek egy rendkívül tartós, újrahasznosítható műanyagot, amely képes visszanyerni az eredeti alakját és kijavítani a saját sérüléseit. A katonai, repülőgépipari és autóipari felhasználása egyaránt lehetséges.
A Texasi A&M Egyetem űrtechnológiai és anyagtudósai az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma által finanszírozott kutatásuk során fedezték fel egy fejlett szénszálas műanyag-kompozit, az ún. „Aromás Hőre Keményedő Kopoliészter” (ATSP) néhány új tulajdonságát.
Az egyetemi közlemény azt állítja, hogy az ATSP alakvisszanyerő és öngyógyító képességeket kínál olyan iparágak számára, amelyekben a teljesítmény és a megbízhatóság kiemelt fontosságú.
„A repülőgépiparban az anyagok extrém terhelésnek és magas hőmérsékletnek vannak kitéve. Ha ezek bármelyike kárt okoz egy repülőgépben és ezzel megbénít egy fő funkciót, akkor ATSP felhasználásával lehetőség van azonnali öngyógyításra” – emelt ki egy példát az egyetem a Nanostruktúrált Anyagok Laboratóriumának vezetője. Dr. Mohammad Naraghi hozzátette: „az anyagban lezajló kötéscseréknek köszönhetően egy autó karosszériája is visszaállítható eredeti formájára egy baleset után, és ami a legfontosabb, jelentősen növelhető vele az utasok biztonsága”.
A kutatás eredményeit összegző tanulmány társszerzője szerint az ATSP újrahasznosítható, így fenntarthatóbb alternatívát jelent a hagyományos műanyagoknál. „Ezek a vitrimerek, ha rövid szálakkal erősítjük őket, képesek újraformázási ciklusokra: könnyen összezúzhatók, új formába préselhetők, és ez sokszor megismételhető anélkül, hogy az anyag kémiai szerkezete romlana.”
Naraghi hangsúlyozta, hogy az ATSP-k a vitrimer anyagok új osztályát képviselik, amelyek ötvözik a hagyományos műanyagok legjobb tulajdonságait. Megvan bennük a hőre lágyuló műanyagok rugalmassága, ugyanakkor a hőre keményedő műanyagok kémiai és szerkezeti stabilitása is.
„Ha erős szénszálakkal kombináljuk, az anyag többször erősebb az acélnál, miközben könnyebb az alumíniumnál.”
Az ATSP öngyógyító és alakvisszanyerő képességeit a kötéscserék teszik lehetővé. Ez a tudós szerint egyfajta „beépített intelligencia”, aminek működését tesztekkel igazolták. A mintákat körülbelül 160 Celsius-fokra melegítették, hogy beindítsák az öngyógyítást. Kiderült, hogy több száz terhelési és hőciklust bírnak ki.
„Ahogy a bőr képes megnyúlni, begyógyulni és visszatérni eredeti formájába, úgy ez az anyag is deformálódott, begyógyult, illetve ‘emlékezett’ az eredeti alakjára, sőt tartósabb lett, mint az eredeti állapotában” – jelentette be Naraghi.
A csapat öt kemény terhelési ciklust is elvégzett, 280 Celsius-fokos hőkezeléssel. Két teljes sérülés-javítás ciklus után az anyag visszanyerte szinte a teljes szilárdságát. Az ötödik ciklusra viszont a gyógyulási hatékonyság körülbelül 80 százalékra csökkent, amit a kutatók a mechanikai fáradásnak tulajdonítanak.
„Bár az ismételt sérülés okozott némi helyi mechanikai kopást, ez a gyártási hibáknak tulajdonítható – vezette le a tudós, megjegyezve, hogy a kémiai stabilitás és az öngyógyító tulajdonság mind az öt ciklus során megmaradt. – Nem tapasztaltunk hő okozta bomlást vagy károsodást az anyagban, ami bizonyítja, hogy sérülés és gyógyulás után is megőrzi a tartósságát.”
Címlapkép: Dr. Mohammad Naraghi/Texasi A&M Egyetem
Kutatás-fejlesztési projektet indít Magyarországon a Gentherm, az autók utastéri hőmérsékletszabályozásának amerikai specialistája.
A friss rendszerterhelési csúcs több mint 500 MW-tal haladta meg a 2025-ben regisztrált rekordigényt.