Механизм само восстановления защитных наружных покрытий весьма часто встречается в природе — таков механизм у многих органических образований — так восстанавливается зубная эмаль, раковины моллюсков и даже обычных снежинок. Первые испытания позволили ранее создавать само восстанавливающиеся автомобильные шины, в которых циркулирует каучук, который при небольших разрывах способен заполнить собой место порыва резины и восстановить целостность изделия. Сегодня в Японии многие водители постоянно имеют при себе тюбик с вулканизирующимся веществом, которое при повреждении покрышки способно быстро восстановить пробой и добраться автовладельцу до ремонтной мастерской.
Ученые сегодня реализуют два принципиальных подхода к созданию покрытий с само восстанавливающимися функциями. Первый ряд технологий позволит производить восстановление поврежденных покрытий на основе дополнительных средств защиты. Второй способ — более трудоемкий, но и перспективный — это технологии создания таких полимерных материалов, которые уже имеют в своем составе систему саморегенерации, которая способна восстанавливать разрушения при их обнаружении с помощью специальных датчиков.
Необходимо отметить, что развитие технологий само восстанавливающихся защитных изоляционных покрытий весьма перспективно для трубопроводов, в частности для трубопроводных систем химической и нефтехимической промышленности, при строительстве нете- газопроводов, как линейной части данных систем трубопроводного транспорта, так и соединительных элементов и запорной трубопроводной арматуры.
Еще в 2008 году специалисты французского Института индустриальной физики и химии и специалисты компании Arkema изготовили полимерный материал, который сам восстанавливается после любых повреждений покрытия. Материал способен растягиваться до 500% и за счет своей структуры самостоятельно производит сращивание разорванных связей за счет сохранения притяжения друг к другу данных частей материала. Использование данного полимера позволяет легко «ремонтировать» образующиеся вмятины и царапины.
Американские исследователи из Университета штата Иллинойси Нью-Йорка получили новый полимерный материал, который также само восстанавливается после деформации. Структура материала включает в себя сеть наноканалов диаметром 200 мкм и по ним, как по сосудам циркулирует эпоксидная смола, которая и осуществляет восстановление поврежденных участков покрытия. Волокнистая основа материала содержит в себе капсулы с клеевым составом, которые при разрушении целостности покрытия вскрываются и начинают заполнять места порыва покрытия. Эпоксидная смола начинает растекаться и затвердевать только после повреждения капсул, в которых она содержится, а это происходит только после повреждения структуры материала и смешения смолы с катализатором, запускающим реакцию отвержения. Капиллярные силы производят заполнение мест порывов связей данного полимерного материала, а верхний слой данного полимерного состава покрывается катализатором Граббса, который после соединения с эпоксидной смолой обеспечивает реакцию полимеризации.
Исследователи из Алабамского университета создали сигнальную систему для данного полимерного соединения, которая детализирует место повреждения и передает информацию об этом участке на внешнее контрольное устройство. Структура данной конструкции состоит из слоев полимера,, медной электрической схемы и эпоксидного наполнителя. Система, включающая в себя систему контроля, имеет значительные перспективы в различных отраслях промышленности, прежде всего в авиационной и космической технике, кораблестроении, автомобилестроении, станкостроении и других отраслях.
Разработчиками данного ряда технологий первоначально выступали военные специалисты. В частности, ученые из Технологического института Нью-Джерси и Танковым и автомобильным научно-исследовательским центром американской армии получают ежегодно до 10 млрд. долларов на подобные разработки. Одна из них — это специальное полимерное само восстанавливающееся нанопокрытие танковой брони, которое помимо само восстановления может также менять цветовую окраску поверхности боевой машины. Новое покрытие сообщает параметры и места повреждений, что крайне важно и перспективно помимо военной техники также и для таких отраслей, как текстильная промышленность, строительство, авиационная и корабельная техника, автомобилестроение и медицина, биоинженерные и космические технологии.
На фото: современные разработки в области производства само восстанавливающихся полимерных покрытий.
