stringtranslate.com

Самовосстанавливающийся материал

Анимация 1. 3D-измерение самовосстанавливающегося материала корпорации Tosoh, измеренное с помощью цифровой голографической микроскопии. Поверхность поцарапана металлическим инструментом.
Анимация 2. Участок самовосстанавливающегося материала, восстанавливающегося с нуля

Самовосстанавливающиеся материалы — это искусственные или синтетически созданные вещества , которые обладают встроенной способностью автоматически восстанавливать повреждения без какой-либо внешней диагностики проблемы или вмешательства человека. Как правило, материалы со временем портятся из-за усталости , условий окружающей среды или повреждений, полученных во время эксплуатации. Было показано, что трещины и другие типы повреждений на микроскопическом уровне изменяют тепловые , электрические и акустические свойства материалов, а распространение трещин может привести к конечному разрушению материала. Как правило, трещины трудно обнаружить на ранней стадии, и для периодических проверок и ремонта требуется ручное вмешательство. Напротив, самовосстанавливающиеся материалы противодействуют деградации за счет запуска механизма восстановления, который реагирует на микроповреждения. [1] : 1–2  Некоторые самовосстанавливающиеся материалы классифицируются как «умные» структуры и могут адаптироваться к различным условиям окружающей среды в зависимости от их сенсорных и исполнительных свойств. [1] : 145 

Хотя наиболее распространенными типами самовосстанавливающихся материалов являются полимеры или эластомеры , самовосстановление охватывает все классы материалов, включая металлы , керамику и цементирующие материалы . Механизмы заживления варьируются от внутреннего восстановления материала до добавления восстанавливающего агента, содержащегося в микроскопическом сосуде. Чтобы материал можно было строго определить как автономно самовосстанавливающийся, необходимо, чтобы процесс заживления происходил без вмешательства человека. Однако самовосстанавливающиеся полимеры могут активироваться в ответ на внешний раздражитель (свет, изменение температуры и т. д.), инициируя процессы заживления.

Материал, который может по своей сути исправить повреждения, вызванные нормальным использованием, может предотвратить затраты, связанные с выходом материала из строя, и снизить затраты на ряд различных промышленных процессов за счет увеличения срока службы деталей, а также снижения неэффективности, вызванной деградацией с течением времени. [2]

История

Древние римляне использовали известковый раствор , который, как было обнаружено, обладал свойствами самовосстановления. [3] К 2014 году геолог Мари Джексон и ее коллеги воссоздали тип раствора, который использовался на рынке Траяна и других римских сооружениях, таких как Пантеон и Колизей , и изучили его реакцию на растрескивание. [4] Римляне смешивали особый тип вулканического пепла под названием Пуццолан Россе из вулкана Альбан-Хиллз с негашеной известью и водой . Они использовали его для соединения кусков туфа размером в дециметр , агрегата вулканической породы. [3] В результате пуццолановой активности при отверждении материала известь взаимодействовала с другими химическими веществами в смеси и заменялась кристаллами минерала алюмосиликата кальция, называемого стратлингитом. Кристаллы пластинчатого стрэтлингита растут в цементирующей матрице материала, включая межфазные зоны, где могут развиваться трещины. Это продолжающееся образование кристаллов удерживает вместе раствор и крупный заполнитель, препятствуя образованию трещин, в результате чего получается материал, который прослужит 1900 лет. [5] [6]

Материаловедение

Сопутствующие процессы в бетоне изучаются микроскопически с XIX века.

Самовосстанавливающиеся материалы стали широко признанной областью исследований только в 21 веке. Первая международная конференция по самовосстанавливающимся материалам была проведена в 2007 году. [7] Область самовосстанавливающихся материалов связана с биомиметическими материалами, а также с другими новыми материалами и поверхностями со встроенной способностью к самоорганизации, такими как самосмазывающиеся и самоочищающиеся материалы. [8]

Биомиметика

Растения и животные обладают способностью заживлять и заживлять раны. У всех исследованных растений и животных можно выделить, во-первых, фазу самозапечатывания, а во-вторых, фазу самовосстановления. У растений быстрое самоуплотнение предотвращает высыхание растений и заражение патогенными микробами. Это дает время для последующего самозаживления повреждения, что помимо закрытия раны приводит также к (частичному) восстановлению механических свойств органа растения. Основываясь на различных процессах самоуплотнения и самовосстановления растений, различные функциональные принципы были перенесены в био-самовосстанавливающиеся материалы. [9] [10] [11] Связующим звеном между биологической моделью и техническим применением является абстракция, описывающая основной функциональный принцип биологической модели, которая может быть, например, аналитической моделью [12] или численной моделью. Особенно перспективен перенос в тех случаях, когда речь идет преимущественно о физико-химических процессах. В научной литературе [13] имеются сведения об использовании этих биомиметических подходов к проектированию при разработке самовосстанавливающихся систем полимерных композитов. [14] Приведенную выше структуру DIW [ необходимо пояснение ] можно использовать для имитации структуры кожи. Тухи и др. сделал это с эпоксидной подложкой, содержащей сетку микроканалов, содержащих дициклопентадиен (DCPD), и включил на поверхность катализатор Граббса . Это показало частичное восстановление прочности после разрушения и могло повторяться несколько раз из-за способности пополнять каналы после использования. Этот процесс не повторяется вечно, потому что полимер в плоскости трещины от предыдущего заживления со временем будет накапливаться. [15] Вдохновленные быстрыми процессами самоуплотнения у вьющейся лианы Aristolochia macrophylla и родственных видов (трубчатых лоз), было разработано биомиметическое покрытие из пенополиуретана для пневматических конструкций. [16] Благодаря малому весу покрытия и толщине слоя пены была достигнута максимальная эффективность ремонта 99,9% и более. [17] [18] [19] Другими образцами для подражания являются растения, содержащие латекс, такие как плакучий инжир (Ficus benjamina), каучуковое дерево (Hevea brasiliensis) и молочай (Euphorbia spp.), у которых коагуляция латекса участвует в герметизация повреждений. [20] [21] [22] Были разработаны различные стратегии самоуплотнения эластомерных материалов, показавшие значительное механическое восстановление после макроскопического повреждения. [23] [24]

Самовосстанавливающиеся полимеры и эластомеры

В прошлом веке полимеры стали основным материалом в повседневной жизни для производства таких продуктов, как пластмассы, резины, пленки, волокна или краски. Этот огромный спрос заставил продлить их надежность и максимальный срок службы, а также был предусмотрен новый класс конструкции полимерных материалов, способных восстанавливать свою функциональность после повреждения или усталости. Эти полимерные материалы можно разделить на две разные группы в зависимости от подхода к механизму самовосстановления: внутренние и внешние. [25] [26] Автономные самовосстанавливающиеся полимеры следуют трехэтапному процессу, очень похожему на биологический ответ. В случае повреждения первой реакцией является срабатывание или срабатывание, которое происходит почти сразу после получения повреждения. Второй ответ — транспортировка материалов в пострадавший район, что также происходит очень быстро. Третий ответ — процесс химического ремонта. Этот процесс различается в зависимости от типа действующего механизма заживления (например, полимеризация , перепутывание, обратимое сшивание). Эти материалы можно классифицировать по трем механизмам (капсульному, сосудистому и внутреннему), которые можно хронологически соотнести с четырьмя поколениями. [27] Хотя в некотором смысле эти механизмы схожи, они различаются способами, которыми реакция скрывается или предотвращается до тех пор, пока не будет нанесен реальный ущерб.

Распад полимера

С молекулярной точки зрения традиционные полимеры поддаются механическому напряжению за счет разрыва сигма-связей . [28] В то время как новые полимеры могут давать другие способы, традиционные полимеры обычно уступают место гомолитическому или гетеролитическому расщеплению связей . Факторы, определяющие текучесть полимера, включают: тип напряжения, химические свойства, присущие полимеру, уровень и тип сольватации и температуру. [28] С макромолекулярной точки зрения повреждение, вызванное напряжением на молекулярном уровне, приводит к более масштабным повреждениям, называемым микротрещинами. [29] Микротрещина образуется там, где соседние полимерные цепи были повреждены в непосредственной близости, что в конечном итоге приводит к ослаблению волокна в целом. [29]

Гомолитический разрыв связи

Схема 1. Гомолитическое расщепление полиметилметакрилата (ПММА).

Было обнаружено, что полимеры подвергаются гомолитическому расщеплению связи с использованием радикальных репортеров, таких как DPPH (2,2-дифенил-1-пикрилгидразил) и PMNB (пентаметилнитрозобензол). Когда связь расщепляется гомолитически, образуются две радикальные разновидности, которые могут рекомбинировать. для восстановления повреждений или может инициировать другие гомолитические расщепления, которые, в свою очередь, могут привести к еще большему повреждению. [28]

Гетеролитический разрыв связи

Схема 2. Гетеролитическое расщепление полиэтиленгликоля .

В ходе экспериментов по мечению изотопов также было обнаружено, что полимеры подвергаются гетеролитическому разрыву связей. Когда связь разрывается гетеролитически, образуются катионные и анионные частицы, которые, в свою очередь, могут рекомбинировать для восстановления повреждений, могут быть погашены растворителем или могут деструктивно реагировать с близлежащими полимерами. [28]

Обратимый разрыв связи

Некоторые полимеры поддаются механическому напряжению нетипичным и обратимым образом. [30] Полимеры на основе Дильса-Альдера подвергаются обратимому циклоприсоединению , при котором механическое напряжение расщепляет две сигма-связи в ретро- реакции Дильса-Альдера . Этот стресс приводит к образованию дополнительных электронов с пи-связями, а не к радикальным или заряженным фрагментам. [2]

Супрамолекулярный распад

Супрамолекулярные полимеры состоят из мономеров, которые взаимодействуют нековалентно . [31] Общие взаимодействия включают водородные связи , [32] координацию металлов и силы Ван-дер-Ваальса . [31] Механический стресс в супрамолекулярных полимерах вызывает нарушение этих специфических нековалентных взаимодействий, что приводит к разделению мономеров и разрушению полимера.

Внутренние системы на основе полимеров

Во внутренних системах материал по своей природе способен восстанавливать свою целостность. В то время как внешние подходы, как правило, автономны, внутренние системы часто требуют внешнего триггера для исцеления (например, термомеханического, электрического, фотораздражителя и т. д.). Можно выделить пять основных внутренних стратегий самоисцеления. Первый основан на обратимых реакциях, а наиболее широко используемая схема реакций основана на реакциях Дильса-Альдера (DA) и ретро-Дильса-Альдера (rDA). [33] Другая стратегия обеспечивает самовосстановление термореактивных матриц за счет включения плавких термопластических добавок. Температурный триггер позволяет повторно диспергировать термопластичные добавки в трещины, вызывая механическую блокировку. [34] Полимерные блокировки на основе динамических супрамолекулярных связей или иономеров представляют собой третью и четвертую схему. Задействованные супрамолекулярные взаимодействия и иономерные кластеры, как правило, обратимы и действуют как обратимые поперечные связи, поэтому могут придавать полимерам способность к самовосстановлению. [35] [36] Наконец, альтернативный метод достижения внутреннего самовосстановления основан на молекулярной диффузии. [37]

Полимеры на основе обратимых связей

Обратимые системы — это полимерные системы, которые могут возвращаться в исходное состояние, независимо от того, являются ли они мономерными , олигомерными или несшитыми. Поскольку полимер стабилен в нормальных условиях, для возникновения обратимого процесса обычно требуется внешний стимул. Что касается обратимо восстанавливающегося полимера, если материал поврежден такими способами, как нагревание, и вернулся к своим составляющим, его можно восстановить или «восстановить» до его полимерной формы, применив исходное состояние, использованное для его полимеризации.

Полимерные системы, основанные на образовании и разрыве ковалентных связей.

Дильс-Альдер и ретро-Дильс-Альдер

Среди примеров обратимых заживляющих полимеров реакция Дильса-Альдера (DA) и ее ретро- аналог Дильса-Альдера (RDA) представляются весьма перспективными благодаря своей термической обратимости. Как правило, мономер , содержащий функциональные группы, такие как фуран или малеимид , определенным образом образует две углерод-углеродные связи и образует полимер посредством реакции DA. Этот полимер при нагревании распадается на исходные мономерные звенья посредством реакции RDA, а затем реформирует полимер при охлаждении или в любых других условиях, которые изначально использовались для изготовления полимера. За последние несколько десятилетий были изучены два типа обратимых полимеров : (i) полимеры, в которых боковые группы, такие как фурановые или малеимидные группы, сшиваются посредством последовательных реакций сочетания DA; (ii) полимеры, в которых многофункциональные мономеры связываются друг с другом посредством последовательных реакций сочетания DA. [30]

Сшитые полимеры

В этом типе полимера полимер образуется за счет сшивания боковых групп линейных термопластов . Например, Саэгуса и др. показали обратимую сшивку модифицированных поли( N -ацетилэтилениминов), содержащих либо малеимидные , либо фуранкарбонильные боковые части. Реакция показана на схеме 3. Они смешали два дополнительных полимера , чтобы получить сильно сшитый материал посредством DA-реакции фурановых и малеимидных звеньев при комнатной температуре, поскольку сшитый полимер более термодинамически стабилен, чем отдельные исходные материалы. Однако при нагревании полимера до 80 °C в течение двух часов в полярном растворителе два мономера были регенерированы посредством реакции RDA, что указывает на разрушение полимеров . [38] Это стало возможным, потому что энергия нагрева обеспечивала достаточно энергии, чтобы преодолеть энергетический барьер и привести к образованию двух мономеров . Охлаждение двух исходных мономеров или поврежденного полимера до комнатной температуры в течение 7 дней заживляло и реформировало полимер.

Схема 3. Обратимая сшивка полимера посредством реакции циклоприсоединения Дильса-Альдера между фураном и малеимидом. [38]

Обратимая реакция DA/RDA не ограничивается полимерами на основе фуран-мелеимидов , как показано в работе Schiraldi et al. Они показали обратимую сшивку полимеров, несущих боковую антраценовую группу, с малеимидами. Однако обратимая реакция при нагревании до 250 °С протекала лишь частично из-за конкурирующей реакции разложения . [39]

Полимеризация многофункциональных мономеров

В этих системах реакция DA происходит в самой основной цепи для построения полимера, а не в виде связи. Были продемонстрированы процессы полимеризации и заживления DA-стадийного выращивания полимера на основе фуран - малеимида (3M4F), подвергая его циклам нагревания/охлаждения. Трис-малеимид (3M) и тетрафуран (4F) образовали полимер в результате реакции DA и при нагревании до 120 ° C деполимеризовались в результате реакции RDA, в результате чего образовались исходные материалы. Последующий нагрев до 90–120 °C и охлаждение до комнатной температуры заживляли полимер, частично восстанавливая его механические свойства путем вмешательства. [33] [40] Реакция показана на схеме 4.

Схема 4. Обратимая высокосшитая полимерная сетка на основе фуран-малеимида. [33]
Полимеры на основе тиола

Полимеры на основе тиола имеют дисульфидные связи , которые могут обратимо сшиваться посредством окисления и восстановления . В восстановительных условиях дисульфидные (SS) мостики в полимере разрушаются и образуются мономеры, однако в окислительных условиях тиолы ( SH) каждого мономера образуют дисульфидную связь , сшивая исходные материалы с образованием полимера. Чуджо и др. показали обратимо сшитый полимер на основе тиола с использованием поли( N -ацетилэтиленимина). (Схема 5) [41]

Схема 5. Обратимая сшивка полимера дисульфидными мостиками. [41]
Поли(мочевина-уретан)

Мягкая поли(мочевино-уретановая) сетка использует реакцию метатезиса ароматических дисульфидов для обеспечения свойств самовосстановления при комнатной температуре без необходимости использования внешних катализаторов. Эта химическая реакция естественным образом способна создавать ковалентные связи при комнатной температуре, позволяя полимеру самостоятельно восстанавливаться без внешнего источника энергии. Оставленный при комнатной температуре, материал восстановился с эффективностью 80 процентов всего за два часа и 97 процентов через 24 часа. [ нужна цитация ] В 2014 году было показано, что материал на основе эластомера полимочевины самовосстанавливается , сливаясь после разрезания пополам, без добавления катализаторов или других химикатов. Материал также включает недорогие коммерчески доступные соединения. Молекулы эластомера были изменены, что сделало связи между ними более длинными. Полученные молекулы легче отделить друг от друга и они лучше способны повторно связываться при комнатной температуре почти с той же силой. Ребондинг можно повторить. Эластичные, самовосстанавливающиеся краски и другие покрытия недавно стали на шаг ближе к повсеместному использованию благодаря исследованиям, проводимым в Университете Иллинойса. Ученые использовали готовые компоненты для создания полимера, который снова сливается после разрезания пополам без добавления катализаторов или других химикатов. [42] [43]

Однако полимеры мочевина-уретан имеют температуру стеклования ниже 273 К, поэтому при комнатной температуре они представляют собой гели, и их прочность на разрыв низкая. [44] Для оптимизации прочности на разрыв необходимо увеличить энергию обратимой связи или длину полимера, чтобы увеличить степень ковалентного или механического сцепления соответственно. Однако увеличение длины полимера препятствует подвижности и тем самым ухудшает способность полимеров к обратимому связыванию. Таким образом, для каждой длины полимера существует оптимальная обратимая энергия связи. [45]

Витримеры

Витримеры — это разновидность полимеров, которые заполняют пробел между термопластами и термореактивными пластиками. [46] [47] Их зависимость от диссоциативного и ассоциативного обмена внутри динамических ковалентных адаптируемых сетей позволяет получить доступ к множеству химических систем, которые позволяют синтезировать механически прочные материалы с возможностью многократной переработки при сохранении их структурных свойств. и механическая прочность. [48] ​​Аспект самовосстановления этих материалов обусловлен обменом связей сшитых частиц в ответ на приложенные внешние раздражители, такие как тепло. Диссоциативный обмен — это процесс, при котором поперечные связи разрываются до рекомбинации сшивающих частиц, тем самым восстанавливая плотность поперечных связей после обмена. [49] Примеры диссоциативного обмена включают обратимые перициклические реакции, нуклеофильное трансалкилирование и аминальное трансаминирование. Ассоциативный обмен включает реакцию замещения существующей сшивкой и сохранение сшивок на протяжении всего обмена. [49] Примеры ассоциативного обмена включают переэтерификацию, переаминирование винилологических уретанов, [50] иминный обмен, [51] и переаминирование дикетонаминов. [49]  Витримеры, обладающие наноразмерной морфологией, изучаются посредством использования витримеров блок-сополимеров по сравнению со статистическими аналогами сополимеров, чтобы понять влияние самосборки на скорость обмена, вязкоупругие свойства и возможность повторной переработки. [52] Помимо переработки, витримерные материалы перспективны для применения в медицине, например, самовосстанавливающаяся биоэпоксидная смола, [53] и применения в самовосстанавливающихся электронных экранах. [54] Хотя эти полимерные системы все еще находятся в зачаточном состоянии, они будут служить для производства коммерчески значимых, пригодных для вторичной переработки материалов в ближайшем будущем, пока будет проводиться дополнительная работа по адаптации этих химических систем к коммерчески значимым мономерам и полимерам, а также по разработке более совершенных механических систем. тестирование и понимание свойств материалов на протяжении всего срока службы этих материалов (т. е. циклов последующей обработки).

Сополимеры с силой Ван-дер-Ваальса.

Если возмущение сил Ван-дер-Ваальса при механическом повреждении энергетически невыгодно, встречно-штыревые или случайные сополимерные мотивы будут самовосстанавливаться до энергетически более выгодного состояния без внешнего вмешательства. Такое поведение самовосстановления происходит в относительно узком диапазоне состава и зависит от вязкоупругого ответа, который энергетически способствует самовосстановлению после разделения цепей благодаря связям соседних цепей по типу «ключ-замок». По сути, силы Ван-дер-Ваальса стабилизируют соседние сополимеры, что отражается на повышенных значениях плотности энергии когезии (CED). Урбан и др. иллюстрируют, как индуцированные дипольные взаимодействия для чередующихся или случайных сополимеров поли(метилметакрилат-альт-ран-н-бутилакрилат) (p(MMA-alt-ran-nBA)) вследствие направленных сил Ван-дер-Ваальса могут усиливать КЭД. в равновесии (CEDeq) запутанных и расположенных бок о бок цепей сополимера.

[55] [56] [57]

Системы на основе внешних полимеров

Во внешних системах заживляющие химические вещества отделены от окружающего полимера в микрокапсулах или сосудистых сетях, которые после повреждения/растрескивания материала высвобождают свое содержимое в плоскость трещины, реагируя и позволяя восстановить функциональность материала. [58] Эти системы можно разделить на несколько категорий. В то время как полимеры на основе капсул изолируют целебные агенты в маленьких капсулах, которые высвобождают агенты только в случае их разрыва, сосудистые самовосстанавливающиеся материалы изолируют целебный агент в полых каналах капиллярного типа, которые могут быть соединены между собой в одном, двух или трех измерениях. После повреждения одного из этих капилляров сеть может быть пополнена из внешнего источника или другого неповрежденного канала. Внутренние самовосстанавливающиеся материалы не содержат изолированного целебного агента, а вместо этого обладают скрытой функцией самовосстановления, которая запускается при повреждении или внешнем раздражителе. [58] Внешние самовосстанавливающиеся материалы могут обеспечить эффективность заживления более 100%, даже если ущерб велик. [59]

Микрокапсульное лечение

Общим для систем на основе капсул является то, что восстанавливающие агенты инкапсулируются в подходящие микроструктуры, которые разрушаются при образовании трещин и приводят к последующему процессу восстановления свойств материалов. Если стенки капсулы создать слишком толстыми, они могут не сломаться при приближении трещины, но если они слишком тонкие, они могут разорваться преждевременно. [60] Для того, чтобы этот процесс происходил при комнатной температуре и чтобы реагенты оставались в мономерном состоянии внутри капсулы, в термореактивный материал также внедряют катализатор . Катализатор снижает энергетический барьер реакции и позволяет мономеру полимеризоваться без добавления тепла. Капсулы (часто изготовленные из воска ) вокруг мономера и катализатора важны для поддержания разделения до тех пор, пока трещина не облегчит реакцию. [30] [61] В системе капсула-катализатор инкапсулированный лечебный агент высвобождается в полимерную матрицу и реагирует с катализатором, уже присутствующим в матрице. [62] При разработке этого типа материала существует множество проблем. Во-первых, реакционная способность катализатора должна сохраняться даже после его заключения в воск. Кроме того, мономер должен течь с достаточной скоростью (иметь достаточно низкую вязкость ), чтобы покрыть всю трещину до полимеризации, иначе полная способность к заживлению не будет достигнута. Наконец, катализатор должен быстро раствориться в мономере, чтобы эффективно прореагировать и предотвратить дальнейшее распространение трещины. [61]

Схема 6. РОМП ДЦПД через катализатор Граббса

Этот процесс был продемонстрирован с использованием дициклопентадиена (ДЦПД) и катализатора Граббса (бензилиден-бис (трициклогексилфосфин) дихлоррутений). И DCPD, и катализатор Граббса залиты эпоксидной смолой . Мономер сам по себе относительно нереакционноспособен, и полимеризация не происходит. Когда микротрещина достигает как капсулы, содержащей ДЦПД, так и катализатора , мономер высвобождается из микрокапсулы ядро-оболочка и вступает в контакт с открытым катализатором, после чего мономер подвергается метатезисной полимеризации с раскрытием кольца (ROMP). [61] Реакция метатезиса мономера включает разрыв двух двойных связей в пользу новых связей. Наличие катализатора позволяет снизить энергетический барьер (энергию активации) и реакция полимеризации может протекать при комнатной температуре. [63] Полученный полимер позволяет эпоксидному композиционному материалу восстановить 67% своей прежней прочности.

Катализатор Граббса является хорошим выбором для этого типа системы, поскольку он нечувствителен к воздуху и воде и, следовательно, достаточно прочен, чтобы поддерживать реакционную способность внутри материала. Использование живого катализатора важно для содействия множественному целебному действию. [64] Основным недостатком является стоимость. Было показано, что использование большего количества катализатора напрямую соответствует более высокой степени заживления. Рутений довольно дорог, что делает его непрактичным для коммерческого применения.

Рисунок 1. Изображение распространения трещин через материал, внедренный в микрокапсулы. Микрокапсулы мономера представлены розовыми кружками, а катализатор — фиолетовыми точками.

Напротив, в мультикапсульных системах и катализатор, и лечебный агент инкапсулированы в разные капсулы. [65] В третьей системе, называемой скрытой функциональностью, инкапсулируется восстанавливающий агент, который может реагировать с компонентом полимеризатора, присутствующим в матрице в виде остаточных реакционноспособных функциональных групп. [66] В последнем подходе (разделение фаз) либо заживляющий агент, либо полимеризатор разделяются по фазам в матричном материале. [67]

Сосудистые подходы

Те же стратегии можно применять в 1D, 2D и 3D сосудистых системах. [68] [69] [15]

Подход с полой трубкой

В первом методе хрупкие стеклянные капилляры или волокна помещаются в композитный материал . (Примечание: это уже широко используемая практика для упрочнения материалов. См. Армированный волокном пластик .) [70] Полученная пористая сетка заполняется мономером . При повреждении материала в результате регулярного использования трубки также трескаются, и в трещины выделяется мономер. Другие трубки, содержащие отвердитель, также трескаются и смешиваются с мономером , в результате чего трещина заживает. [64] При внедрении полых трубок в кристаллическую структуру следует учитывать множество факторов . Прежде всего следует учитывать, что созданные каналы могут поставить под угрозу несущую способность материала из-за удаления несущего материала. [71] Кроме того, диаметр канала, степень разветвления, расположение точек ветвления и ориентация канала являются одними из основных факторов, которые следует учитывать при создании микроканалов внутри материала. Материалы, которым не требуется выдерживать большие механические нагрузки , но требуют свойств самовосстановления, могут содержать больше микроканалов, чем материалы, предназначенные для выдерживания нагрузок. [71] Существует два типа полых трубок: дискретные каналы и взаимосвязанные каналы. [71]

Дискретные каналы

Дискретные каналы могут быть построены независимо от построения материала и размещены массивом по всему материалу. [71] При создании этих микроканалов следует учитывать один важный фактор: чем ближе трубки расположены друг к другу, тем ниже будет прочность, но тем эффективнее будет восстановление. [71] Сэндвич-структура представляет собой тип дискретных каналов, которые состоят из трубок в центре материала и заживают наружу от середины. [72] Жесткость сэндвич-конструкций высока, что делает их привлекательным вариантом для камер под давлением . [72] По большей части в сэндвич-структурах прочность материала сохраняется по сравнению с сосудистыми сетями. Также материал показывает практически полное восстановление после повреждений. [72]

Взаимосвязанные сети

Взаимосвязанные сети более эффективны , чем дискретные каналы, но их сложнее и дороже создавать. [71] Самый простой способ создания этих каналов — применить базовые принципы механической обработки для создания микроканавок для каналов. Эти методы позволяют получить каналы размером от 600 до 700 микрометров. [71] Этот метод прекрасно работает на двухмерной плоскости, но при попытке создать трехмерную сеть они ограничены. [71]

Прямое письмо чернилами

Техника прямого письма чернилами (DIW) представляет собой контролируемую экструзию вязкоупругих чернил для создания трехмерных взаимосвязанных сетей. [71] При этом сначала органические чернила наносятся по определенному рисунку. Затем структура пропитывается таким материалом, как эпоксидная смола . Затем эта эпоксидная смола затвердевает , и чернила можно высасывать с помощью небольшого вакуума, образуя полые трубки. [71]

Сети углеродных нанотрубок

За счет растворения линейного полимера внутри твердой трехмерной эпоксидной матрицы, так что они смешиваются друг с другом, линейный полимер становится подвижным при определенной температуре [73] . Когда углеродные нанотрубки также включены в эпоксидный материал, и постоянный ток при прохождении через трубки значительный сдвиг кривой измерения указывает на необратимое повреждение полимера , таким образом «ощущая» трещину. [74] Когда углеродные нанотрубки обнаруживают трещину внутри структуры , их можно использовать в качестве теплового транспорта для нагрева матрицы, чтобы линейные полимеры могли диффундировать и заполнять трещины в эпоксидной матрице. Тем самым оздоравливая материал. [73]

СЛИПС

Другой подход был предложен профессором Дж. Айзенбергом из Гарвардского университета, который предложил использовать скользкие пористые поверхности, наполненные жидкостью (SLIPS), пористый материал, вдохновленный плотоядным растением-кувшином и наполненный смазочной жидкостью, не смешивающейся ни с водой, ни с маслом. . [75] SLIPS обладают свойствами самовосстановления и самосмазывания, а также ледофобностью и успешно использовались для многих целей.

Сшивание жертвенной нитью

Органические нити (например, полилактидная нить) прошиваются через слои ламината из армированного волокнами полимера, которые затем кипятят и удаляют вакуумом из материала после отверждения полимера, оставляя после себя пустые каналы, которые можно заполнить заживляющими веществами. [76]

Самовосстанавливающиеся полимерные композиты, армированные волокном

Методы реализации функции самовосстановления в наполненных композитах и ​​армированных волокном полимерах (FRP) почти исключительно основаны на внешних системах и, таким образом, могут быть разделены на два подхода; дискретные капсульные системы и непрерывные сосудистые системы. В отличие от ненаполненных полимеров, успех внутреннего подхода, основанного на обратимости связей, еще предстоит доказать в FRP. На сегодняшний день самовосстановление стеклопластиков в основном применяется к простым конструкциям, таким как плоские пластины и панели. Однако применение самовосстановления в плоских панелях несколько ограничено, поскольку доступ к поверхности панели относительно прост, а методы ремонта очень хорошо зарекомендовали себя в промышленности. Вместо этого большое внимание уделялось реализации самовосстановления в более сложных и промышленно важных конструкциях, таких как Т-образные соединения [77] [78] и фюзеляжи самолетов. [79]

Капсульные системы

О создании капсульной системы впервые сообщили White et al. в 2001 году [60] , и с тех пор этот подход был адаптирован рядом авторов для внедрения в армированные волокнами материалы. [80] [81] [82] Этот метод основан на высвобождении инкапсулированного заживляющего агента в зону повреждения и, как правило, является одноразовым процессом, поскольку функциональность инкапсулированного заживляющего агента не может быть восстановлена. Несмотря на это, внедренные системы способны восстановить целостность материала почти до 100% и оставаться стабильными в течение всего срока службы материала.

Сосудистые системы

Сосудистый или волокнистый подход может быть более подходящим для самовосстановления ударных повреждений в полимерных композитных материалах, армированных волокном. В этом методе сеть полых каналов, известных как сосуды, похожих на кровеносные сосуды в тканях человека, помещается внутри структуры и используется для введения лечебного агента. Во время повреждения трещины распространяются через материал и в сосуды, вызывая их разрыв. Затем жидкая смола пропускается через сосуды в плоскость повреждения, позволяя заделать трещины. Сосудистые системы имеют ряд преимуществ перед системами на основе микрокапсул, таких как способность непрерывно доставлять большие объемы восстанавливающих агентов и возможность использования для повторного заживления. Сами полые каналы также можно использовать для дополнительных функций, таких как управление температурным режимом и мониторинг состояния конструкции. [83] Для введения этих сосудов был предложен ряд методов, включая использование полых стеклянных волокон (HGF), [84] [85] 3D-печать, [15] процесс «выплавляемого воска» [86] [ 87] и маршрут сплошной заготовки. [88]

Самовосстанавливающиеся покрытия

Покрытия позволяют сохранять и улучшать объемные свойства материала. Они могут обеспечить защиту субстрата от воздействия окружающей среды. Таким образом, при возникновении повреждений (часто в виде микротрещин) элементы окружающей среды, такие как вода и кислород, могут диффундировать через покрытие и вызывать повреждение или выход материала из строя. Микротрещины в покрытиях могут привести к механической деградации или расслоению покрытия или к электрическому отказу в армированных волокном композитах и ​​микроэлектронике соответственно. Поскольку ущерб настолько мал, ремонт, если это возможно, часто бывает трудным и дорогостоящим. Таким образом, покрытие, которое может автоматически восстанавливать себя («самовосстанавливающееся покрытие»), может оказаться полезным благодаря автоматическому восстановлению свойств (таких как механические, электрические и эстетические свойства) и, таким образом, продлению срока службы покрытия. Большинство описанных в литературе подходов к самовосстанавливающимся материалам могут быть применены для создания «самовосстанавливающихся» покрытий, включая микрокапсулирование [89] [60] и введение обратимых физических связей, таких как водородные связи, [90] иономеры [91] [92] и химические связи (химия Дильса-Альдера). [93] Микроинкапсуляция является наиболее распространенным методом создания самовосстанавливающихся покрытий. Капсульный подход, первоначально описанный Уайтом и др., с использованием микроинкапсулированного мономера дициклопентадиена (DCPD) и катализатора Граббса для самовосстановления эпоксидного полимера [60], позже был адаптирован для эпоксидных клейких пленок, которые обычно используются в аэрокосмической и автомобильной промышленности для склеивания. металлические и композитные основы. [94] Недавно микроинкапсулированные жидкие суспензии металла или технического углерода были использованы для восстановления электропроводности в многослойных микроэлектронных устройствах и электродах аккумуляторов соответственно; [95] [96] однако использование микрокапсулирования для восстановления электрических свойств покрытий ограничено. Микрокапли жидкого металла также были суспендированы внутри силиконового эластомера для создания растягивающихся электрических проводников, которые сохраняют электропроводность при повреждении, имитируя упругость мягких биологических тканей. [97] Наиболее распространенное применение этого метода доказано в полимерных покрытиях для защиты от коррозии. Защита металлических материалов от коррозии имеет важное значение в экономическом и экологическом масштабе. Чтобы доказать эффективность микрокапсул в полимерных покрытиях для защиты от коррозии, исследователи инкапсулировали ряд материалов. Эти материалы включают изоцианаты [98] [99] мономеры, такие как DCPD [62] [81] GMA [100] эпоксидная смола, [101] льняное масло.[102] [103] и тунговое масло., [104] [105] Для герметизации ядра, как упомянуто выше, использовался ряд материалов оболочки, таких как фенолформальдегид, карбамидоформальдегид [106] и, [107] дендритный или ПАМАМ, [108] меламиноформальдегид и др. Каждый материал оболочки имеет свои достоинства и недостатки. Даже эти материалы оболочки расширили сферу их применения для контроля доставки пестицидов [109] и лекарств. Используя вышеупомянутые материалы для самовосстановления покрытий, было доказано, что микрокапсулирование эффективно защищает металл от коррозии и продлевает срок службы покрытия.

Покрытия, предназначенные для применения при высоких температурах, могут быть спроектированы так, чтобы проявлять свойства самовосстановления за счет образования стекла. В таких ситуациях, например, при покрытиях с высокой излучательной способностью , вязкость образующегося стекла определяет способность покрытия к самовосстановлению, которая может конкурировать с образованием дефектов из-за окисления или абляции . [110] Самовосстанавливающиеся материалы на основе силикатного стекла имеют особую ценность в теплозащитных покрытиях и в космических приложениях, таких как тепловые экраны. Композиционные материалы на основе дисилицида молибдена являются предметом различных исследований с целью повышения их характеристик самовосстановления на основе стекла при нанесении покрытий. [111]

Самовосстанавливающиеся цементные материалы

Цементирующие материалы существовали со времен Римской империи. Эти материалы обладают естественной способностью к самовосстановлению, о которой впервые сообщила Французская академия наук в 1836 году. [112] Эту способность можно улучшить за счет интеграции химических и биохимических стратегий.

Аутогенное заживление

Аутогенное заживление – это естественная способность цементных материалов заделывать трещины. Эта способность в основном объясняется дальнейшей гидратацией негидратированных частиц цемента и карбонизацией растворенного гидроксида кальция. [112] Цементирующие материалы в системах пресной воды могут самозаживлять трещины размером до 0,2 мм в течение 7 недель. [113]

Чтобы способствовать аутогенному заживлению и закрыть более широкие трещины, в цементирующую смесь можно добавлять супервпитывающие полимеры. [114] [115] Добавление 1 м% выбранного сверхвпитывающего полимера по сравнению с цементом к вяжущему материалу стимулировало дальнейшую гидратацию почти на 40% по сравнению с традиционным вяжущим материалом, если допускался контакт с водой в течение 1 часа в день. [116]

Лечение на основе химических добавок

Самовосстановление вяжущих материалов может быть достигнуто за счет реакции некоторых химических агентов. Существуют две основные стратегии размещения этих агентов, а именно капсулы и сосудистые трубки. Эти капсулы и сосудистые трубки после разрыва выделяют эти агенты и заживляют повреждения, вызванные трещинами. Исследования в основном были сосредоточены на улучшении качества этих корпусов и герметизированных материалов в этой области. [117]

Биологическое исцеление

Согласно исследованию 1996 года, проведенному Х. Л. Эрлихом в журнале «Химическая геология» , способность бетона к самовосстановлению улучшилась за счет включения бактерий, которые могут вызывать осаждение карбоната кальция посредством своей метаболической активности. [118] Эти осадки могут накапливаться и образовывать эффективную защиту от проникновения воды, связанной с трещинами. На Первой Международной конференции по самовосстанавливающимся материалам, состоявшейся в апреле 2007 года в Нидерландах, Хенк М. Джонкерс и Эрик Шланген представили свое исследование, в котором они успешно использовали «алкалифильные спорообразующие бактерии» в качестве «самовосстанавливающегося агента в конкретный". [119] [120] Они были первыми, кто включил бактерии в цементное тесто для разработки самовосстанавливающегося бетона. [121] Было обнаружено, что бактерии, непосредственно добавленные в пасту, оставались жизнеспособными только в течение 4 месяцев. Более поздние исследования показали, что Джонкерс использовал частицы керамзита [122] , а Ван Титтлбум использовал стеклянные трубки [123] для защиты бактерий внутри бетона. С тех пор сообщалось и о других стратегиях защиты бактерий. [124] Даже применение самовосстановления на основе микрокапсул было распространено на материалы покрытия на биологической основе. Эти покрытия основаны на масле нима и обладают еще одним биологическим характером, поскольку в качестве основного материала используется растительное масло .

Самовосстанавливающаяся керамика

В целом керамика превосходит металлы по прочности при высоких температурах, однако она хрупка и чувствительна к дефектам, что ставит под сомнение ее целостность и надежность как конструкционных материалов. [126] Фазовая керамика, также известная как MAX Phases , может автономно лечить трещины с помощью внутреннего механизма заживления. Микротрещины, возникшие в результате износа или термического напряжения, заполняются оксидами, образующимися из компонентов фазы МАХ, обычно А-элемента, при воздействии высоких температур на воздухе. [127] Заполнение трещин впервые было продемонстрировано для Ti 3 AlC 2 путем окисления при 1200 °C на воздухе. [128] Ti 2 AlC и Cr 2 AlC также продемонстрировали указанную способность, и ожидается, что большее количество тройных карбидов и нитридов будут способны к автономному самовосстановлению. [129] Процесс повторяется до момента истощения элемента, что отличает фазы MAX от других самовосстанавливающихся материалов, которым требуются внешние восстанавливающие агенты (внешнее заживление) для заполнения одиночных трещин. В зависимости от наполнителя-оксида можно добиться улучшения исходных свойств, таких как местная прочность. [130] С другой стороны, муллит, оксид алюминия и цирконий не обладают способностью к самовосстановлению, но могут быть наделены способностью к самовосстановлению путем внедрения компонентов второй фазы в матрицу. При растрескивании эти частицы подвергаются воздействию кислорода и в присутствии тепла реагируют с образованием новых материалов, которые заполняют щель трещины при объемном расширении. [131] Эта концепция была доказана с использованием SiC для заживления трещин в матрице оксида алюминия, [132] и дальнейшие исследования исследовали высокотемпературную прочность, [133] , а также статическую и циклическую усталостную прочность залеченной детали. [134] Прочность и связь между матрицей и заживляющим агентом имеют первостепенное значение и, таким образом, определяют выбор заживляющих частиц.

Самовосстанавливающиеся металлы

При длительном воздействии высоких температур и умеренных напряжений в металлах наблюдается преждевременное разрушение при ползучести с низкой пластичностью, возникающее в результате образования и роста полостей. Эти дефекты сливаются в трещины, которые в конечном итоге приводят к макроскопическому разрушению. Таким образом, самовосстановление повреждений на ранней стадии является многообещающим новым подходом к продлению срока службы металлических компонентов. В металлах добиться самовосстановления сложнее, чем в большинстве других классов материалов, из-за их высокой температуры плавления и, как следствие, низкой подвижности атомов. Обычно дефекты в металлах залечиваются путем образования в местах дефектов выделений, которые обездвиживают дальнейший рост трещин. Сообщалось об улучшенных свойствах ползучести и усталости для нестареющих алюминиевых сплавов по сравнению с алюминиевыми сплавами с пиковой закалкой, что связано с гетерогенным выделением в вершине трещины и ее пластической зоне. [135] Первые попытки залечить повреждения стали от ползучести были сосредоточены на динамическом выделении Cu или BN на поверхности полостей ползучести. [136] [137] Выделение Cu имеет лишь слабое предпочтение дефектам, вызванным деформацией, поскольку большая часть сферических выделений Cu образуется одновременно с матрицей. [138] [139] Недавно атомы золота были признаны высокоэффективными восстанавливающими агентами в сплавах на основе железа. Для осаждения Au указан механизм, индуцированный дефектами, т.е. растворенное вещество Au остается растворенным до тех пор, пока не образуются дефекты. [140] Сообщалось об автономном ремонте повреждений, вызванных высокотемпературной ползучестью, путем легирования небольшим количеством Au. Заживляющие агенты избирательно осаждаются на свободной поверхности полостей ползучести, что приводит к заполнению пор. При более низких уровнях напряжений достигается заполнение полостей ползучести выделениями Au до 80% [141], что приводит к существенному увеличению срока службы при ползучести. Работа по воплощению концепции залечивания повреждений при ползучести в простых бинарных или тройных модельных системах на реальные многокомпонентные ползучие стали продолжается.

Самовосстанавливающиеся гидрогели

Гидрогели представляют собой мягкие твердые вещества , состоящие из трехмерной сетки природных или синтетических полимеров с высоким содержанием воды. Гидрогели, основанные на нековалентных взаимодействиях или динамической ковалентной химии, могут проявлять свойства самовосстановления после разрезания или разрушения. [142] Гидрогели, которые могут полностью псевдоожижаться с последующим самовосстановлением, представляют особый интерес в биомедицинской инженерии для разработки инъекционных гидрогелей для регенерации тканей или чернил для 3D-биопечати . [143]

Самовосстанавливающиеся органические красители

Недавно было обнаружено несколько классов органических красителей, которые самовосстанавливаются после фотодеградации при добавлении ПММА и других полимерных матриц. [144] Это также известно как обратимая фотодеградация . Было показано, что в отличие от такого распространенного процесса, как молекулярная диффузия, [145] этот механизм обусловлен взаимодействием красителя и полимера. [146]

Самовосстановление льда

Недавно было показано, что дефекты микрометрового размера в нетронутом слое льда заживают самопроизвольно в течение нескольких часов. Кривизна, создаваемая любым дефектом, вызывает локальное повышение давления пара и, следовательно, увеличивает летучесть поверхностных молекул. Следовательно, подвижность верхнего слоя молекул воды существенно возрастает. Таким образом, основным механизмом, который доминирует в этом целебном эффекте, является сублимация и конденсация на поверхности. [147] Это противоречит более ранней работе, описывающей спекание ледяных сфер путем поверхностной диффузии. [148]

Самовосстановление металла

В 2023 году Национальные лаборатории Сандии сообщили об обнаружении самозаживления усталостных трещин в металле [149] [150] и сообщили, что наблюдения, по-видимому, подтверждают исследование 2013 года, предсказывающее этот эффект. [151]

Измерение самозаживляющейся царапины начальной глубиной примерно 2,5 микрометра, образовавшейся в слое нетронутого льда температурой 247 Кельвинов. Общее время заживления: 205 минут. [147]

Дальнейшие применения

Самовосстанавливающиеся эпоксидные смолы можно наносить на металлы для предотвращения коррозии. Металл подложки показал значительную деградацию и образование ржавчины после 72 часов воздействия. Но после покрытия самовосстанавливающейся эпоксидной смолой видимых повреждений под СЭМ после 72 часов такого же воздействия не было. [152]

Оценка эффективности самовосстановления

Для каждого класса материалов разработаны многочисленные методики оценки способности к самовосстановлению (табл. 1).

Следовательно, при оценке самовосстановления необходимо учитывать различные параметры: тип раздражителя (если таковой имеется), время заживления, максимальное количество циклов заживления, которые может выдержать материал, и степень восстановления, и все это принимая во внимание первоначальные свойства материала. [153] [154] [90] Обычно при этом учитываются соответствующие физические параметры, такие как модуль упругости, удлинение при разрыве, усталостная прочность, барьерные свойства, цвет и прозрачность. Способность данного материала к самовосстановлению обычно относится к восстановлению определенного свойства по отношению к исходному материалу, называемому эффективностью самовосстановления. Эффективность самовосстановления может быть определена количественно путем сравнения соответствующих экспериментальных значений, полученных для неповрежденного исходного образца ( f Virgin ) с зажившим образцом ( f исцеление ) (уравнение 1 ) [155]

В варианте этого определения, который относится к внешним самовосстанавливающимся материалам, эффективность заживления учитывает изменение свойств, вызванное введением заживляющего агента. Соответственно, свойства заживленного образца сравнивают со свойством неповрежденного контроля, снабженного самовосстанавливающимся агентом f незаживленный (уравнение 2 ).

Для определенного свойства Pi конкретного материала оптимальный механизм и процесс самовосстановления характеризуются полным восстановлением соответствующего свойства материала после подходящего нормализованного процесса разрушения. Для материала, для которого оцениваются три различных свойства, следует определить три эффективности, определяемые как ƞ 1 ( P 1 ), ƞ 2 ( P 2 ) и ƞ 3 ( P 3 ). Окончательная средняя эффективность, основанная на ряде n свойств самовосстанавливающегося материала, соответственно определяется как среднее гармоническое значение, определяемое уравнением 3 . Среднее гармоническое более подходит, чем традиционное среднее арифметическое, поскольку оно менее чувствительно к большим выбросам.

Коммерциализация

По крайней мере две компании пытаются вывести на рынок новые возможности применения самовосстанавливающихся материалов. Arkema , ведущая химическая компания, объявила в 2009 году о начале промышленного производства самовосстанавливающихся эластомеров. [156] По состоянию на 2012 год компания Autonomic Materials Inc. собрала более трех миллионов долларов США. [157] [158]

Рекомендации

  1. ^ Аб Гош С.К. (2008). Самовосстанавливающиеся материалы: основы, стратегии проектирования и применение (1-е изд.). Вайнхайм: Уайли – VCH. п. 145. ИСБН 978-3-527-31829-2.
  2. ^ Аб Юань Ю.К., Инь Т., Ронг М.З., Чжан М.К. (2008). «Самовосстановление полимеров и полимерных композитов. Концепции, реализация и перспективы: обзор». Экспресс-полимерные письма . 2 (4): 238–50. doi : 10.3144/expresspolymlett.2008.29 .
  3. ^ аб Уэйман Э (16 ноября 2011 г.). «Тайны построек Древнего Рима». Смитсоновский институт . Проверено 13 ноября 2016 г. .
  4. ^ «Назад в будущее с римским архитектурным бетоном». Национальная лаборатория Лоуренса Беркли . Калифорнийский университет. 15 декабря 2014 года . Проверено 17 ноября 2016 г. .
  5. ↑ Хартнетт К. (19 декабря 2014 г.). «Почему древнеримский бетон все еще стоит?». Бостон Глобус . Проверено 17 ноября 2016 г. .
  6. ^ Джексон М.Д., Лэндис Э.Н., Брюн П.Ф., Витти М., Чен Х., Ли Кью и др. (декабрь 2014 г.). «Механическая устойчивость и цементирующие процессы в архитектурном растворе императорской Римской империи». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 111 (52): 18484–89. Бибкод : 2014PNAS..11118484J. дои : 10.1073/pnas.1417456111 . ПМЦ 4284584 . ПМИД  25512521. 
  7. ^ «Первая международная конференция по самовосстанавливающимся материалам». Делфтский технологический университет . 12 апреля 2007 года . Проверено 19 мая 2013 г.
  8. ^ Носоновский М, Рохатги П (2011). Биомиметика в материаловедении: самовосстанавливающиеся, самосмазывающиеся и самоочищающиеся материалы . Серия Спрингера по материаловедению. Том. 152. Спрингер. ISBN 978-1-4614-0925-0.
  9. ^ Спек Т, Мюльхаупт Р, Спек О (2013). «Самовосстановление растений как биоинспирация для самовосстанавливающихся полимеров». В Биндере W (ред.). Самовосстанавливающиеся полимеры . Вайли-ВЧ. стр. 61–89. дои : 10.1002/9783527670185.ch2. ISBN 978-3-527-33439-1.
  10. ^ Спек О, Шлехтендаль М, Борм Ф, Камповски Т, Спек Т (2013). «Био-самовосстанавливающиеся материалы». В Fratzl P, Dunlop JW, Weinkamer R (ред.). Дизайн материалов, вдохновленный природой: функциональность через внутреннюю архитектуру . РСК «Умные материалы». Том. 4. Королевское химическое общество. стр. 359–89.
  11. ^ Спек О, Лухсингер Р, Рампф М, Спек Т (2014). «Selbstreparatur in Natur und Technik. – Konstruktion»: 9, 72–75, 82. {{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )
  12. ^ Конрад В., Флюс Ф, Шмих Ф, Спек Т, Спек О (ноябрь 2013 г.). «Аналитическая модель механизма самозапечатывания суккулентного растения Delosperma cooperi». Журнал теоретической биологии . 336 : 96–109. Бибкод : 2013JThBi.336...96K. дои : 10.1016/j.jtbi.2013.07.013. ПМИД  23907028.
  13. ^ Траск RS, Williams HR, Bond IP (март 2007 г.). «Самовосстанавливающиеся полимерные композиты: имитация природы для повышения производительности». Биоинспирация и биомиметика . 2 (1): П1–9. Бибкод : 2007БиБи....2....1Т. дои : 10.1088/1748-3182/2/1/P01. PMID  17671320. S2CID  22590061.
  14. ^ "Рефлексивные (самовосстанавливающиеся) композиты Genesys" . Исследовательская группа Краеугольного камня. Архивировано из оригинала 20 июля 2012 г. Проверено 2 октября 2009 г.
  15. ^ abc Тухи К.С., Соттос Н.Р., Льюис Дж.А., Мур Дж.С., Уайт С.Р. (август 2007 г.). «Самовосстанавливающиеся материалы с микрососудистыми сетями» (PDF) . Природные материалы . 6 (8): 581–85. дои : 10.1038/nmat1934. ПМИД  17558429.
  16. ^ Буш С., Зайдель Р., Спек О., Спек Т. (июль 2010 г.). «Морфологические аспекты самовосстановления повреждений, вызванных внутренними стрессами роста, в стеблях Aristolochia macrophylla и Aristolochia Ringens». Слушания. Биологические науки . 277 (1691): 2113–20. дои :10.1098/rspb.2010.0075. ПМК 2880149 . ПМИД  20236971. 
  17. ^ ab Рампф М, Спек О, Спек Т, Лухсингер Р.Х. (2013). «Исследование механизма быстрого механического самовосстановления надувных конструкций». Международный журнал инженерных наук . 63 : 61–70. doi : 10.1016/j.ijengsci.2012.11.002.
  18. ^ Рампф М, Спек О, Спек Т, Лухсингер Р.Х. (2012). «Структурные и механические свойства эластичных пенополиуретанов, отверждаемых под давлением». Журнал клеточных пластиков . 48 : 49–65. дои : 10.1177/0021955X11429171. S2CID  136555131.
  19. ^ Рампф М., Спек О., Спек Т., Лухсингер Р.Х. (2011). «Самовосстанавливающиеся мембраны для надувных конструкций, вдохновленные быстрым процессом заживления ран вьющимися растениями». Журнал бионической инженерии . 8 (3): 242–50. дои : 10.1016/S1672-6529(11)60028-0. S2CID  137853348.
  20. ^ Бауэр Г., Спек Т. (март 2012 г.). «Восстановление прочности на разрыв образцов коры фикуса Бенджамина за счет коагуляции латекса при быстром самозаживлении трещин». Анналы ботаники . 109 (4): 807–11. дои : 10.1093/aob/mcr307. ПМЦ 3286277 . ПМИД  22207613. 
  21. ^ Бауэр Г., Фридрих С., Гиллиг С., Воллрат Ф., Спек Т., Холланд С. (январь 2014 г.). «Исследование реологических свойств нативного растительного латекса». Журнал Королевского общества, Интерфейс . 11 (90): 20130847. doi :10.1098/rsif.2013.0847. ПМЦ 3836322 . ПМИД  24173604. 
  22. ^ Бауэр Г., Горб С.Н., Кляйн MC, Неллесен А., фон Тапавича М., Спек Т. (2014). «Сравнительное исследование частиц латекса растений и коагуляции латекса у Ficus benjamina, Campanula glomerata и трех видов молочай». ПЛОС ОДИН . 9 (11): e113336. Бибкод : 2014PLoSO...9k3336B. дои : 10.1371/journal.pone.0113336 . ПМК 4237448 . ПМИД  25409036. 
  23. ^ Неллесен А., Фон Тапавича М., Бертлинг Дж., Шмидт А.М., Бауэр Г., Спек Т. (2011). «Pflanzliche Selbstheilung als Vorbild für selbstreparierende Elastomerwerkstoffe, GAK – Gummi, Fasern, Kunststoffe» [Самовосстановление растений как модель самовосстанавливающихся эластомерных материалов]. Международная полимерная наука и технология . 64 (8): 472–75.
  24. ^ Шюсселе AC, Нюблинг Ф, Томанн Ю, Карстенсен О, Бауэр Г, Спек Т, Мюльхаупт Р (2012). «Самовосстанавливающиеся каучуки на основе смесей NBR со сверхразветвленными полиэтилениминами». Макромолекулярные материалы и инженерия . 9 (5): 411–19. дои : 10.1002/мамэ.201100162.
  25. ^ Ян Ю, Urban MW (сентябрь 2013 г.). «Самовосстанавливающиеся полимерные материалы». Обзоры химического общества . 42 (17): 7446–67. дои : 10.1039/c3cs60109a. ПМИД  23864042.
  26. ^ Махаджан, Махендра С.; Гите, Викас В. (2019). «Умные покрытия на основе микрокапсул». В Мишре, Мунмая К. (ред.). Применение инкапсуляции и контролируемого высвобождения (1-е изд.). ЦРК Пресс. п. 249. дои : 10.1201/9780429299520. ISBN 9780429299520. S2CID  210524952.
  27. ^ Утрера-Барриос, Саул; Вердехо, Ракель; Лопес-Манчадо, Мигель А.; Эрнандес Сантана, Марианелла (2020). «Эволюция самовосстанавливающихся эластомеров: от внешних к комбинированным внутренним механизмам: обзор». Горизонты материалов . 7 (11): 2882–2902. дои : 10.1039/D0MH00535E .
  28. ^ abcd Карузо М.М., Дэвис Д.А., Шен К., Одом С.А., Соттос Н.Р., Уайт С.Р., Мур Дж.С. (ноябрь 2009 г.). «Механически-индуцированные химические изменения в полимерных материалах». Химические обзоры . 109 (11): 5755–98. дои : 10.1021/cr9001353. ПМИД  19827748.
  29. ^ аб Хейс С.А., Чжан В., Брэнтвейт М., Джонс Ф.Р. (апрель 2007 г.). «Самовосстановление повреждений в композитах с полимерной матрицей, армированных волокном». Журнал Королевского общества, Интерфейс . 4 (13): 381–87. дои : 10.1098/rsif.2006.0209. ПМК 2359850 . ПМИД  17311783. 
  30. ^ abc Бергман С.Д., Вудл Ф (2008). «Исправляемые полимеры». Журнал химии материалов . 18 : 41–62. дои : 10.1039/b713953p.
  31. ^ аб Армстронг Дж., Багги М. (2005). «Супрамолекулярные полимеры с водородными связями: обзор литературы». Журнал материаловедения . 40 (3): 547–59. Бибкод : 2005JMatS..40..547A. doi : 10.1007/s10853-005-6288-7. S2CID  137424325.
  32. ^ Утрера-Барриос, Саул; Эрнандес Сантана, Марианелла; Вердехо, Ракель; Лопес-Манчадо, Мигель А. (17 января 2020 г.). «Проектирование резиновых композитов с возможностью автономного самовосстановления». АСУ Омега . 5 (4): 1902–10. дои : 10.1021/acsomega.9b03516 . ПМК 7003207 . ПМИД  32039326. 
  33. ^ abc Чен X, Дам М.А., Оно К., Мал А, Шен Х, Натт С.Р. и др. (март 2002 г.). «Термически восстанавливаемый сшитый полимерный материал». Наука . 295 (5560): 1698–702. Бибкод : 2002Sci...295.1698C. дои : 10.1126/science.1065879. PMID  11872836. S2CID  31722523.
  34. ^ Луо X, Оу Р, Эберли Д.Э., Сингхал А., Виратьяпорн В., Мазер П.Т. (март 2009 г.). «Смесь термопластика и термореактивного материала, обладающая термическим восстановлением и обратимой адгезией». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 1 (3): 612–20. дои : 10.1021/am8001605. ПМИД  20355983.
  35. ^ Кордье П., Турнильяк Ф., Сули-Зиакович С., Лейблер Л. (февраль 2008 г.). «Самовосстанавливающийся и термообратимый каучук супрамолекулярной сборки». Природа . 451 (7181): 977–80. Бибкод : 2008Natur.451..977C. дои : 10.1038/nature06669. PMID  18288191. S2CID  205212362.
  36. ^ Калиста-младший SJ, Ward TC, Oyetunji Z (2007). «Самовосстановление сополимеров поли(этилен-метакриловой кислоты) после прокола снарядом». Механика перспективных материалов и конструкций . 14 (5): 391–97. дои : 10.1080/15376490701298819. S2CID  138047053.
  37. ^ Ямагути М., Оно С., Окамото К. (2009). «Взаимная диффузия оборванных цепей в слабом геле и ее применение к самовосстанавливающемуся материалу». Матер. наук. англ. Б. _ 162 (3): 189–94. дои : 10.1016/j.mseb.2009.04.006.
  38. ^ аб Чуджо Ю., Сада К., Саэгуса Т. (1990). «Обратимое гелеобразование полиоксазолина посредством реакции Дильса-Альдера». Макромолекулы . 23 (10): 2636–41. Бибкод : 1990МаМол..23.2636C. дои : 10.1021/ma00212a007.
  39. ^ Ширальди Д.А., Лиотта К.Л., Коллард Д.М., Ширальди Д.А. (1999). «Сшивание и модификация поли(этилентерефталат-со-2,6-антрацендикарбоксилата) с помощью реакций Дильса-Альдера с малеимидами». Макромолекулы . 32 (18): 5786–92. Бибкод : 1999MaMol..32.5786J. дои : 10.1021/ma990638z.
  40. ^ Вейцман Х, Нильсен С, Вейцман ОС, Немат-Насер С (2011). «Синтез самовосстанавливающегося полимера на основе обратимой реакции Дильса-Альдера: передовая студенческая лаборатория на стыке органической химии и материаловедения». Журнал химического образования . 88 (8): 1137–40. Бибкод : 2011JChEd..88.1137W. дои : 10.1021/ed101109f.
  41. ^ аб Саэгуса Т, Сада К, Нака А, Номура Р, Саэгуса Т (1993). «Синтез и окислительно-восстановительное гелеобразование дисульфидно-модифицированного полиоксазолина». Макромолекулы . 26 (5): 883–87. Бибкод : 1993MaMol..26..883C. дои : 10.1021/ma00057a001.
  42. ^ Грин Р (15 февраля 2014 г.). «Ученые создают недорогой самовосстанавливающийся полимер». Gizmag.com . Проверено 26 февраля 2014 г.
  43. ^ Ин Х, Чжан Ю, Ченг Дж (2014). «Динамическая карбамидная связь для создания обратимых и самовосстанавливающихся полимеров». Природные коммуникации . 5 : 3218. Бибкод : 2014NatCo...5.3218Y. doi : 10.1038/ncomms4218. ПМЦ 4438999 . ПМИД  24492620. 
  44. ^ Ин Х, Чжан Ю, Ченг Дж (2014). «Динамическая карбамидная связь для создания обратимых и самовосстанавливающихся полимеров». Природные коммуникации . 5 : 3218. Бибкод : 2014NatCo...5.3218Y. doi : 10.1038/ncomms4218. ПМЦ 4438999 . ПМИД  24492620. 
  45. ^ Мэдден I, Луитен Э (14 марта 2017 г.). «Молекулярная динамика обратимых самовосстанавливающихся материалов». Бюллетень Американского физического общества . 62 (4): H18.002. Бибкод : 2017APS..MARH18002M.
  46. ^ Капелот М., Унтерласс М.М., Турнильяк Ф., Лейблер Л. (17 июля 2012 г.). «Каталитический контроль стеклования витримера». Макробуквы ACS . 1 (7): 789–92. дои : 10.1021/mz300239f. ISSN  2161-1653. ПМИД  35607118.
  47. ^ Фортман DJ, Брутман JP, Крамер CJ, Hillmyer MA, Dichtel WR (ноябрь 2015 г.). «Механически активированные полигидроксиуретановые витримеры без катализаторов». Журнал Американского химического общества . 137 (44): 14019–22. дои : 10.1021/jacs.5b08084 . ПМИД  26495769.
  48. ^ Дениссен В., Винн Дж. М., Дю Пре Ф. Е. (январь 2016 г.). «Витримеры: постоянные органические сети со стеклянной текучестью». Химическая наука . 7 (1): 30–38. дои : 10.1039/C5SC02223A. ПМК 5508697 . ПМИД  28757995. 
  49. ^ abc Scheutz GM, Лессард Дж. Дж., Симс М.Б., Сумерлин Б.С. (октябрь 2019 г.). «Адаптируемые сшивки в полимерных материалах: решение проблемы пересечения термопластов и термореактивных материалов». Журнал Американского химического общества . 141 (41): 16181–96. doi : 10.1021/jacs.9b07922. PMID  31525287. S2CID  202642134.
  50. ^ Лессард Дж.Дж., Гарсия Л.Ф., Истерлинг КП, Симс МБ, Бенц К.С., Аренсибия С., Савин Д.А., Сумерлин Б.С. (20 февраля 2019 г.). «Безкатализаторные витримеры из виниловых полимеров». Макромолекулы . 52 (5): 2105–11. Бибкод : 2019MaMol..52.2105L. doi : 10.1021/acs.macromol.8b02477. ISSN  0024-9297. S2CID  104386610.
  51. ^ Шустра, Сибрен К.; Дейксман, Джошуа А.; Цюйльхоф, Хан; Смолдерс, Мартен MJ (2021). «Молекулярный контроль над витримероподобной механикой - настраиваемые динамические мотивы, основанные на уравнении Хэммета в полииминовых материалах». Химическая наука . 12 (1): 293–302. дои : 10.1039/D0SC05458E. ПМЦ 8178953 . ПМИД  34163597. 
  52. ^ Лессард Дж.Дж., Шойц ГМ, Сунг Ш., Ланц К.А., Эппс III TH, Сумерлин Б.С. (декабрь 2019 г.). «Блок-сополимерные витримеры». Журнал Американского химического общества . 142 (1): 283–89. дои : 10.1021/jacs.9b10360. PMID  31794219. S2CID  208627400.
  53. ^ Лю Т, Хао С, Чжан С, Ян X, Ван Л, Хань Дж, Ли Ю, Синь Дж, Чжан Дж (14 августа 2018 г.). «Самовосстанавливающийся биоэпоксидный материал с высокой температурой стеклования на основе химии витримера». Макромолекулы . 51 (15): 5577–85. Бибкод : 2018MaMol..51.5577L. doi :10.1021/acs.macromol.8b01010. ISSN  0024-9297. S2CID  105448238.
  54. ↑ Монкс К., Стюарт А. (25 июня 2015 г.). «Самовосстанавливающийся пластик обещает небьющиеся телефоны». CNN . Проверено 6 декабря 2019 г.
  55. ^ Урбан, MW и др. Товарные самовосстанавливающиеся сополимеры для ключей и замков. Наука 362, 220–225 (2018).
  56. ^ Марек Урбан, Сиянг Ван, Самовосстанавливающиеся сополимеры за счет взаимодействий Ван-дер-Ваальса, Композиты в Лейк-Луизе (2019).
  57. ^ Ин Ян, Дмитрий Давыдович, Крис К. Хорнат, Сяолинь Лю, Марек В. Урбан, Самовосстанавливающиеся полимеры, вдохновленные листьями, Chem, Том 4, 1928-1936 (2018).
  58. ^ ab Blaiszik BJ, Kramer SL, Olugebefola SC, Moore JS, Sottos NR, White SR (2010). «Самовосстанавливающиеся полимеры и композиты». Ежегодный обзор исследований материалов . 40 (1): 179–211. Бибкод : 2010AnRMS..40..179B. doi : 10.1146/annurev-matsci-070909-104532. ISSN  1531-7331.
  59. ^ Ван Ю, Фам Д.Т., Цзи С (31 декабря 2015 г.). «Самовосстанавливающиеся композиты: обзор». Когент Инжиниринг . 2 (1): 1075686. doi : 10.1080/23311916.2015.1075686 .
  60. ^ abcd Уайт С.Р., Соттос Н.Р., Гебель П.Х., Мур Дж.С., Кесслер М.Р., Шрирам С.Р. и др. (февраль 2001 г.). «Автономное заживление полимерных композитов». Природа . 409 (6822): 794–97. Бибкод : 2001Natur.409..794W. дои : 10.1038/35057232. PMID  11236987. S2CID  11334883.
  61. ^ abc Уайт SR, Делафуэнте Д.А., Хо В., Соттос Н.Р., Мур Дж.С., Уайт SR (2007). «Самовосстановление эпоксидных материалов, стимулируемое растворителем». Макромолекулы . 40 (25): 8830–32. Бибкод : 2007MaMol..40.8830C. CiteSeerX 10.1.1.494.785 . дои : 10.1021/ma701992z. 
  62. ^ ab Brown EN, Sottos NR, White SR (2002). «Испытание на разрушение самовосстанавливающегося полимерного композита». Экспериментальная механика . 42 (4): 372–79. дои : 10.1007/BF02412141. HDL : 2142/265 . S2CID  189768207.
  63. ^ Граббс Р.Х., Тумас В. (февраль 1989 г.). «Синтез полимеров и химия переходных металлов». Наука . 243 (4893): 907–15. Бибкод : 1989Sci...243..907G. дои : 10.1126/science.2645643. ПМИД  2645643.
  64. ^ ab Pang JW, Bond IP (2005). «Полимерный композит, армированный полыми волокнами, обладающий самовосстановлением и улучшенной видимостью повреждений». Комплексная наука и технология . 65 (11–12): 1791–99. CiteSeerX 10.1.1.552.4996 . doi : 10.1016/j.compscitech.2005.03.008. 
  65. ^ Келлер М.В., Уайт С.Р., Соттос Н.Р. (2007). «Самовосстанавливающийся поли(диметилсилоксан) эластомер». Адв. Функц. Мэтр . 17 (14): 2399–404. Бибкод : 2007PhDT........81K. дои : 10.1002/adfm.200700086. S2CID  15444050.
  66. ^ Карузо М.М., Делафуэнте Д.А., Хо В., Соттос Н.Р., Мур Дж.С., Уайт SR (2007). «Самовосстанавливающиеся эпоксидные материалы, пропитанные растворителем». Макромолекулы . 40 (25): 8830–32. Бибкод : 2007MaMol..40.8830C. CiteSeerX 10.1.1.494.785 . дои : 10.1021/ma701992z. 
  67. ^ Чо С.Х., Андерссон Х.М., Уайт С.Р., Соттос Н.Р., Браун П.В. (2006). «Самовосстанавливающиеся материалы на основе полидиметилсилоксана». Адв. Мэтр . 18 (8): 997–1000. Бибкод : 2006AdM....18..997C. дои : 10.1002/adma.200501814. S2CID  1175489.
  68. ^ Dry CM, Sottos NR (1993). Варадан В.К. (ред.). «Пассивное интеллектуальное самовосстановление в композитных материалах с полимерной матрицей». Умные конструкции и материалы 1993: Умные материалы . SPIE Proc. (1916): 438–44. Бибкод : 1993SPIE.1916..438D. дои : 10.1117/12.148501. S2CID  136696600.
  69. ^ Ван К.М., Лоренте С. , Бежан А. (2006). «Васкуляризованные сети с двумя оптимизированными размерами каналов». Дж. Физ. Д: Прил. Физ . 39 (14): 3086–96. Бибкод : 2006JPhD...39.3086W. дои : 10.1088/0022-3727/39/14/031. S2CID  120304072.
  70. ^ Сухой C (1996). «Разработаны методики самостоятельного ремонта полимерно-матричных композиционных материалов». Композитная структура . 35 (3): 263–64. дои : 10.1016/0263-8223(96)00033-5.
  71. ^ abcdefghij Olugebefola SC, Арагон AM, Хансен CJ, Гамильтон А.Р., Козола Б.Д., Ву В и др. (2010). «Полимерные композиты микрососудистой сети». Журнал композиционных материалов . 44 (22): 2587–603. Бибкод : 2010JCoMa..44.2587O. дои : 10.1177/0021998310371537. ISSN  0021-9983. S2CID  14499195.
  72. ^ abc Williams HR, Trask RS, Bond IP (2007). «Самовосстанавливающиеся композитные сэндвич-конструкции». Умные материалы и конструкции . 16 (4): 1198–207. Бибкод : 2007SMaS...16.1198W. дои : 10.1088/0964-1726/16/4/031. ISSN  0964-1726. S2CID  136923522.
  73. ^ аб Хейс С.А., Джонс Ф.Р., Маршия К., Чжан В. (2007). «Самовосстанавливающийся термореактивный композитный материал». Композиты. Часть A: Прикладная наука и производство . 38 (4): 1116–20. doi : 10.1016/j.compositesa.2006.06.008. ISSN  1359-835Х.
  74. ^ Тостенсон Э.Т., Чоу Т.В. (2006). «Сети углеродных нанотрубок: обнаружение распределенной деформации и повреждений для прогнозирования жизни и самовосстановления». Передовые материалы . 18 (21): 2837–41. Бибкод : 2006AdM....18.2837T. дои : 10.1002/adma.200600977. ISSN  0935-9648. S2CID  137693495.
  75. ^ Носоновский М (сентябрь 2011 г.). «Материаловедение: скользкое при намокании». Природа . 477 (7365): 412–13. Бибкод : 2011Natur.477..412N. дои : 10.1038/477412а . PMID  21938059. S2CID  205067351.
  76. ^ «Повторное самовосстановление теперь возможно в композитных материалах» . Институт Бекмана . Проверено 17 ноября 2016 г. .
  77. ^ Ян Т, Чжан Дж, Муриц А.П., Ван Ч. (2013). «Заживление Т-образных соединений композитного углеродного волокна и эпоксидной смолы с использованием сшиваемого полимерного волокна». Композиты. Часть B: Инженерия . 45 : 1499–507. doi : 10.1016/j.compositesb.2012.08.022.
  78. ^ Куллинан Дж. Ф., Висном М., Бонд I (2015). Новый метод устранения повреждений и ремонта композитных Т-образных соединений на месте . 56-я конференция AIAA/ASCE/AHS/ASC «Структуры, структурная динамика и материалы». Рестон, Вирджиния: Американский институт аэронавтики и астронавтики. п. 1577.
  79. ^ Минакучи С., Сунь Д., Такеда Н. (2014). «Иерархическая система автономного обнаружения-восстановления расслоений в крупномасштабных композитных конструкциях». Умные материалы и конструкции . 23 (11): 115014. Бибкод : 2014SMaS...23k5014M. дои : 10.1088/0964-1726/23/11/115014. S2CID  136572563.
  80. ^ Кесслер М.Р., Белый С.Р. (2001). «Самоактивируемое заживление повреждений от расслоения в тканых композитах» (PDF) . Композиты. Часть A: Прикладная наука и производство . 32 (5): 683–99. дои : 10.1016/s1359-835x(00)00149-4. hdl : 2142/112657.
  81. ^ аб Кесслер М.Р., Соттос Н.Р., Уайт С.Р. (2003). «Самовосстанавливающиеся конструкционные композиционные материалы». Композиты. Часть A: Прикладная наука и производство . 34 (8): 743–53. дои : 10.1016/S1359-835X(03)00138-6.
  82. ^ Патель А.Дж., Соттос Н.Р., Ветцель Э.Д., Уайт SR (2010). «Автономное заживление повреждений при низкоскоростном ударе в волокнистых композитах». Композиты. Часть A: Прикладная наука и производство . 41 (3): 360–68. doi : 10.1016/j.compositesa.2009.11.002.
  83. ^ Норрис Си Джей, Уайт Дж. А., МакКомб Дж., Чаттерджи П., Бонд IP, Траск RS (2012). «Автономный стимул вызвал самовосстановление умных конструкционных композитов». Умные материалы и конструкции . 21 (9): 094027. Бибкод : 2012SMaS...21i4027N. дои : 10.1088/0964-1726/21/9/094027. S2CID  137489472.
  84. ^ Блей С.М., Loader CB, Хоуес В.Дж., Хамберстон Л., Кертис П.Т. (2001). «Умная система ремонта композитов с полимерной матрицей». Композиты. Часть A: Прикладная наука и производство . 32 (12): 1767–76. дои : 10.1016/s1359-835x(01)00020-3.
  85. ^ Траск RS, Bond IP (2006). «Биомиметическое самовосстановление современных композитных конструкций с использованием полых стекловолокон». Умные материалы и конструкции . 15 (3): 704–10. Бибкод : 2006SMaS...15..704T. дои : 10.1088/0964-1726/15/3/005. S2CID  15100402.
  86. ^ Траск RS, Bond IP (июнь 2010 г.). «Биоинженерное исследование сосудистых растений Plantae для создания самовосстанавливающихся композитных структур». Журнал Королевского общества, Интерфейс . 7 (47): 921–31. дои : 10.1098/rsif.2009.0420. ПМК 2871803 . ПМИД  19955122. 
  87. ^ Эссер-Кан А.П., Такре П.Р., Донг Х., Патрик Дж.Ф., Власко-Власов В.К., Соттос Н.Р. и др. (август 2011 г.). «Трехмерные микрососудистые композиты, армированные волокном». Передовые материалы . 23 (32): 3654–58. Бибкод : 2011AdM....23.3654E. дои : 10.1002/adma.201100933. PMID  21766345. S2CID  46096597.
  88. ^ Хуан С.И., Траск RS, Bond IP (август 2010 г.). «Характеристика и анализ ламинатов полимерных композитов, армированных углеродным волокном, со встроенной кольцевой сосудистой сетью». Журнал Королевского общества, Интерфейс . 7 (49): 1229–41. дои : 10.1098/rsif.2009.0534. ПМЦ 2894872 . ПМИД  20150337. 
  89. ^ Айсса Б., Террио Д., Хаддад Э., Джамроз В. (2011). «Системы самовосстанавливающихся материалов: обзор основных подходов и последних разработанных технологий». Достижения в области материаловедения и инженерии . 2012 : 1–17. дои : 10.1155/2012/854203 .
  90. ^ Аб Чен Ю, Гуань З (сентябрь 2014 г.). «Блок-сополимеры с многовалентными водородными связями самособираются в прочные и жесткие самовосстанавливающиеся материалы». Химические коммуникации . 50 (74): 10868–70. дои : 10.1039/C4CC03168G. ПМИД  25090104.
  91. ^ Биндер WH (2013). «Самовосстанавливающиеся иономеры». Самовосстанавливающиеся полимеры: от принципов к применению (1-е изд.). Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag GmbH. стр. 315–34. дои : 10.1002/9783527670185.ch13. ISBN 978-3-527-33439-1.
  92. ^ Варлей Р.Дж., Цвааг С.В. (2008). «Разработка метода квазистатических испытаний для исследования причин самовосстановления иономеров в баллистических условиях». Тестирование полимеров . 27 :11–19. doi :10.1016/j.polymertesting.2007.07.013. hdl : 10536/DRO/DU:30095736 .
  93. ^ Люа Ю.Л., Чуоа Т.В. (2013). «Самовосстанавливающиеся полимеры на основе термически обратимой химии Дильса-Альдера». Полимерная химия . 4 (7): 2194–05. дои : 10.1039/C2PY20957H.
  94. ^ Джин Х, Миллер GM, Пити С.Дж., Гриффин А.С., Стрэдли Д.С., Роуч Д., Соттос Н.Р., Уайт SR (2013). «Поведение самовосстанавливающегося закаленного эпоксидного клея при разрушении». Межд. Дж. Адес. Клеи . 44 : 157–65. дои : 10.1016/j.ijadhadh.2013.02.015.
  95. ^ Блайшик Б.Дж., Крамер С.Л., Грейди М.Э., Макилрой Д.А., Мур Дж.С., Соттос Н.Р., Уайт SR (январь 2012 г.). «Автономное восстановление электропроводности». Передовые материалы . 24 (3): 398–401. Бибкод : 2012AdM....24..398B. дои : 10.1002/adma.201102888. PMID  22183927. S2CID  2225085.
  96. ^ Кан С., Джонс А.Р., Мур Дж.С., Уайт С.Р., Соттос Н.Р. (2014). «Микрокапсулированные суспензии технического углерода для восстановления электропроводности». Адв. Функц. Мэтр . 24 (20): 2947–56. дои : 10.1002/adfm.201303427. S2CID  18494560.
  97. ^ Марквика Э.Дж., Бартлетт, доктор медицины, Хуан X, Маджиди С. (июль 2018 г.). «Автономно электрически самовосстанавливающийся композит жидкого металла и эластомера для надежной робототехники и электроники из мягких материалов». Природные материалы . 17 (7): 618–24. Бибкод : 2018NatMa..17..618M. дои : 10.1038/s41563-018-0084-7. PMID  29784995. S2CID  29160161.
  98. ^ Хуан М., Ян Дж. (2011). «Простое микрокапсулирование HDI для самовосстанавливающихся антикоррозионных покрытий». Журнал химии материалов . 21 (30): 11123–30. дои : 10.1039/C1JM10794A.
  99. ^ Ян Дж., Келлер М.В., Мур Дж.Ф., Уайт С.Р., Соттос Н.Р. (2008). «Микроинкапсулирование изоцианатов для самовосстанавливающихся полимеров». Макромолекулы . 41 (24): 9650–55. Бибкод : 2008MaMol..41.9650Y. дои : 10.1021/ma801718v.
  100. ^ Мэн Л.М., Юань Ю.К., Ронг М.З., Чжан М.К. (2010). «Стратегия однокомпонентного самовосстановления полимеров с двойным механизмом». Журнал химии материалов . 20 (29): 5969–6196. дои : 10.1039/C0JM00268B.
  101. ^ Джин Х.Х., Мангун CL, Стрэдли Д.С., Мур Дж.С., Соттос Н.Р., Уайт SR (2012). «Самовосстанавливающийся термореактивный материал с использованием инкапсулированной эпоксидно-аминной восстанавливающей химии». Полимер . 53 (2): 581–87. doi :10.1016/j.polymer.2011.12.005.
  102. ^ Сурьянараяна С, Рао К.К., Кумар (2008). «Получение и характеристика микрокапсул, содержащих льняное масло, и его использование в самовосстанавливающихся покрытиях». Прогресс в области органических покрытий . 63 : 72–78. doi :10.1016/j.porgcoat.2008.04.008.
  103. ^ Джадхав Р.С., Хундивале Д.Г., Махуликар П.П. (2011). «Синтез и характеристика фенол-формальдегидных микрокапсул, содержащих льняное масло, и их использование в эпоксидной смоле для самовосстанавливающихся и антикоррозионных покрытий». Журнал прикладной науки о полимерах . 119 (5): 2911–16. дои : 10.1002/app.33010.
  104. ^ Самадзадеха М., Бураа С.Х., Пейкария М., Ашрафиб А., Касирихак М. (2011). «Тунговое масло: автономное средство для ремонта самовосстанавливающихся эпоксидных покрытий». Прогресс в области органических покрытий . 70 (4): 383–87. doi :10.1016/j.porgcoat.2010.08.017.
  105. ^ Татия, П.Д., Махуликар, П.П., и Гите, В.В. (2016). Разработка микрокапсул полимочевины на основе полиамидоамина, содержащих тунговое масло, для нанесения антикоррозионных покрытий. Журнал технологий и исследований покрытий, 13 (4), 715–26.
  106. ^ Гите, В.В., Татия, П.Д., Марат, Р.Дж., Махуликар, П.П., и Хундивале, Д.Г. (2015). Микрокапсулирование хинолина как ингибитора коррозии в микрокапсулах из полимочевины для применения в антикоррозионных полиуретановых покрытиях. Прогресс в области органических покрытий, 83, 11–18.
  107. ^ Марате, Р.Дж., Чаудхари, AB, Хедао, Р.К., Сон, Д., Чаудхари, В.Р., и Гите, В.В. (2015). Микрокапсулы карбамидоформальдегида (UF), наполненные ингибитором коррозии, для улучшения антикоррозионных свойств многофункциональных полиуретановых покрытий на акриловой основе. RSC Advances, 5 (20), 15539–46.
  108. ^ Татия, П.Д., Хедао, РК, Махуликар, П.П., и Гите, В.В. (2013). Новые микрокапсулы полимочевины с использованием дендритного функционального мономера: синтез, характеристика и его использование в самовосстанавливающихся и антикоррозионных полиуретановых покрытиях. Исследования в области промышленной и инженерной химии, 52 (4), 1562–70.
  109. ^ Хедао, РК, и Гите, В.В. (2014). Полимерное микрокапсулирование природных пестицидов на основе возобновляемых ресурсов и исследование их высвобождения: альтернативный экологический подход. РСК продвигается, 4 (36), 18637–44.
  110. ^ Способность стекла к самовосстановлению в покрытиях с высокой излучательной способностью Corrosion Science, 2019, 146, стр. 233-246.
  111. ^ Журнал Европейского керамического общества, том 40, выпуск 8, июль 2020 г., страницы 2896-2906.
  112. ^ Аб Де Рой М., Ван Титтелбум К., Де Бели Н., Шланген Э., ред. (2011). Явления самовосстановления в материалах на основе цемента. Отчеты о состоянии дел РИЛЕМ. Том. 11. Спрингер Нидерланды. дои : 10.1007/978-94-007-6624-2. ISBN 978-94-007-6624-2.
  113. ^ Эдвардсен С (1999). «Водопроницаемость и самозаживление трещин в бетоне». Журнал материалов ACI . 96 (4): 448–54. дои : 10.14359/645.
  114. ^ Снук, Дидье; Ван Титтельбум, Ким; Стеуперарт, Стейн; Дубрюэль, Питер; Де Бели, Неле (15 марта 2012 г.). «Самовосстанавливающиеся цементные материалы за счет сочетания микроволокон и сверхвпитывающих полимеров». Журнал интеллектуальных материальных систем и структур . 25 : 13–24. дои : 10.1177/1045389X12438623. hdl : 1854/LU-6869809 . S2CID  92983639.
  115. ^ Снук, Дидье (15 ноября 2018 г.). «Сверхабсорбирующие полимеры для герметизации и заживления трещин в цементных материалах». Технические письма РИЛЕМ . 3 : 32–38. дои : 10.21809/rilemtechlett.2018.64 . hdl : 1854/LU-8664851 .
  116. ^ Снук, Дидье; Пель, Лео; Де Бели, Неле (20 января 2020 г.). «Аутогенное заживление цементных материалов со сверхвпитывающими полимерами, количественное определение с помощью ЯМР». Научные отчеты . 10 (1): 642. Бибкод : 2020НатСР..10..642С. дои : 10.1038/s41598-020-57555-0 . ПМК 6971030 . ПМИД  31959802. 
  117. ^ Мостави Э, Асади С, Хасан М, Алансари М (декабрь 2015 г.). «Оценка механизмов самовосстановления в бетоне с микрокапсулами силиката натрия с двойными стенками» (PDF) . Журнал материалов в гражданском строительстве . 27 (12): 04015035. doi :10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001314.
  118. ^ Эрлих Н.Л. (1996). «Как микробы влияют на рост и растворение минералов». Химическая геология . 1–4 (132): 5–9. Бибкод :1996ЧГео.132....5Е. дои : 10.1016/S0009-2541(96)00035-6.
  119. ^ Джонкерс Х.М., Шланген Э. (2007). AJM Шметц, ван дер Цвааг (ред.). «Ремонт трещин с помощью иммобилизованных в бетоне бактерий». Материалы Первой международной конференции по самовосстанавливающимся материалам . Спрингер: 1–7. ISBN 9781402062490.
  120. ^ Джонкерс Х (2007). «Самовосстанавливающийся бетон: биологический подход». Ван дер Цвааг С. (ред.). Самовосстанавливающиеся материалы: альтернативный подход к 20 векам материаловедения . Дордрехт: Спрингер. стр. 195–204.
  121. ^ Джонкерс Х.М., Тейссен А., Мюзер Г., Копуроглу О., Шланген Э. (2010). «Применение бактерий в качестве самовосстанавливающегося агента для создания устойчивого бетона». Экологическая инженерия . 36 (2): 230–35. doi :10.1016/j.ecoleng.2008.12.036.
  122. ^ Джонкерс Х (2011). «Самовосстанавливающийся бетон на основе бактерий» (PDF) . ЦАПЛЯ . 56 (1/2).
  123. ^ Ван Титтельбум К., Де Бели Н., Ван Лу Д., Джейкобс П. (2011). «Эффективность самовосстановления цементирующих материалов, содержащих трубчатые капсулы, наполненные заживляющим агентом». Цемент и бетонные композиты . 33 (4): 497–505. doi : 10.1016/j.cemconcomp.2011.01.004.
  124. ^ Ван Дж., Ван Титтельбум К., Де Бели Н., Верстраете В. (2012). «Использование силикагеля или иммобилизованных в полиуретане бактерий для самовосстановления бетона». Строительство и строительные материалы . 26 (1): 532–40. doi :10.1016/j.conbuildmat.2011.06.054.
  125. ^ Чаудхари, А.Б., Татия, П.Д., Хедау, Р.К., Кулкарни, Р.Д., и Гите, В.В. (2013). Полиуретан, полученный из полиэфирамидов масла нима, для самовосстанавливающихся антикоррозионных покрытий. Исследования в области промышленной и инженерной химии, 52 (30), 10189–97.
  126. ^ Оно М, Накао В, Такахаши К, Накатани М, Андо К (2007). «Новая методология, гарантирующая структурную целостность композита Al2O3/SiC с использованием заживления трещин и контрольных испытаний». Усталость и разрушение инженерных материалов и конструкций . 30 (7): 599–607. дои : 10.1111/j.1460-2695.2007.01132.x.
  127. ^ Ян Х.Дж., Пей Ю.Т., Рао Дж.К., Де Хоссон Дж.Т. (2012). «Самовосстановление керамики Ti 2 AlC». Журнал химии материалов . 22 (17): 8304–13. дои : 10.1039/C2JM16123K.
  128. ^ Сонг ГМ, Пей Ю.Т., Слоф В.Г., Ли С.Б., Де Хоссон Дж.Т., Ван дер Цвааг С. (январь 2008 г.). «Заживление трещин, вызванное окислением, в керамике Ti 3 AlC 2 ». Скрипта Материалия . 58 (1): 13–16. doi :10.1016/j.scriptamat.2007.09.006.
  129. ^ Ли С., Сонг Г., Квакернаак К., ван дер Цвааг С., Sloof WG (2012). «Множественное заживление трещин керамики Ti 2 AlC». Журнал Европейского керамического общества . 32 (8): 1813–20. doi : 10.1016/j.jeurceramsoc.2012.01.017.
  130. ^ Фарле А.С., Квакернаак С., ван дер Цвааг С., Sloof WG (2015). «Концептуальное исследование потенциала керамики на основе Mn + 1AXn для самозаживления трещин». Журнал Европейского керамического общества . 35 : 37–45. doi :10.1016/j.jeurceramsoc.2014.08.046.
  131. ^ Накао В., Такахаши К., Андо К. (20 января 2009 г.). Самовосстанавливающиеся материалы, Дизайн, стратегии и приложения . Wiley-VCH Verkag GmbH & Co KGaA. п. 188. ИСБН 978-3-527-31829-2.
  132. ^ Накао В., Абэ С. (2012). «Повышение способности к самовосстановлению самовосстанавливающейся керамики, вызванной окислением, путем модификации заживляющего агента». Умные материалы и конструкции . 21 (2): 025002. Бибкод : 2012SMaS...21b5002N. дои : 10.1088/0964-1726/21/2/025002. S2CID  137243253.
  133. ^ Накао В., Такахаши К., Андо К. (2007). «Пороговое напряжение при заживлении трещин конструкционной керамики, обладающей способностью к заживлению трещин». Материалы писем . 61 (13): 2711–13. doi :10.1016/j.matlet.2006.04.122.
  134. ^ Андо К., Ким Б.С., Чу MC, Сайто С., Такахаши К. (2004). «Заживление трещин и механическое поведение композитов Al2O3/Sic при повышенной температуре». Усталость и разрушение технических материалов и конструкций . 27 (7): 533–41. дои : 10.1111/j.1460-2695.2004.00785.x.
  135. ^ Ламли Р.Н., Мортон А.Дж., Полмир И.Дж. (2002). «Повышение ползучести сплава Al-Cu-Mg-Ag за счет недостаривания». Акта Материалия . 50 (14): 3597–3608. Бибкод : 2002AcMat..50.3597L. дои : 10.1016/S1359-6454(02)00164-7.
  136. ^ Лаха К., Кёно Дж., Кишимото С., Шинья Н. (2005). «Благоприятное влияние сегрегации B на кавитацию ползучести в аустенитной нержавеющей стали типа 347». Скрипта Материалия . 52 (7): 675–78. doi :10.1016/j.scriptamat.2004.11.016.
  137. ^ Лаха К., Кёно Дж., Шинья Н. (2007). «Аустенитная нержавеющая сталь 18Cr-12Ni-Nb, содержащая медь, с повышенным сопротивлением ползучести и кавитации». Скрипта Материалия . 56 (10): 915–18. doi :10.1016/j.scriptamat.2006.12.030.
  138. ^ Он С.М., Ван Дейк Н.Х., Шут Х., Пиксток Э.Р., ван дер Цвааг С. (2010). «Термически активированные выделения на деформационных дефектах в сплавах Fe-Cu и Fe-Cu-BN, изученные методом позитронно-аннигиляционной спектроскопии». Физический обзор . B 81 (9): 094103. Бибкод : 2010PhRvB..81i4103H. doi :10.1103/PhysRevB.81.094103.
  139. ^ Он С.М., Ван Дейк Н.Х., Паладугу М., Шут Х., Кольбрехер Дж., Тичелаар Ф.Д., Ван дер Цвааг С. (2010). «Определение in situ выделений старения в деформированных сплавах Fe-Cu и Fe-Cu-BN методом малоуглового рассеяния нейтронов с временным разрешением». Физический обзор . B 82 (17): 174111. Бибкод : 2010PhRvB..82q4111H. doi : 10.1103/PhysRevB.82.174111.
  140. ^ Чжан С., Кольбрехер Дж., Тичелаар Ф.Д., Лангелаан Г., Брюк Э., Ван Дер Цвааг С., Ван Дейк Н.Х. (2013). «Выделение Au, вызванное дефектами, в сплавах Fe-Au и Fe-Au-B-N, изученное методом малоуглового рассеяния нейтронов in situ». Акта Материалия . 61 (18): 7009–19. Бибкод : 2013AcMat..61.7009Z. doi :10.1016/j.actamat.2013.08.015.
  141. ^ Чжан С., Квакернаак С., Слоф В., Брюк Э., ван дер Цвааг С., ван Дейк Н. (2015). «Самовосстановление повреждений от ползучести осаждением золота в сплавах железа». Передовые инженерные материалы . 17 (5): 598–603. дои : 10.1002/adem.201400511. S2CID  137674278.
  142. ^ Тейлор, Даниэль Линн; в Хет Панхуисе, Марк (ноябрь 2016 г.). «Самовосстанавливающиеся гидрогели». Передовые материалы . 28 (41): 9060–9093. Бибкод : 2016AdM....28.9060T. дои : 10.1002/adma.201601613. PMID  27488822. S2CID  29306791.
  143. ^ Берч, Паскаль; Диба, Мани; Муни, Дэвид Дж.; Леувенбург, Сандер К.Г. (25 января 2023 г.). «Самовосстанавливающиеся инъекционные гидрогели для регенерации тканей». Химические обзоры . 123 (2): 834–873. doi : 10.1021/acs.chemrev.2c00179. hdl : 2066/291335 . ПМЦ 9881015 . ПМИД  35930422. 
  144. ^ Эмбайе Н.Б., Рамини С.К., Кузык М.Г. (август 2008 г.). «Механизмы обратимой фотодеградации дисперсного красителя оранжевый 11, легированного полимером ПММА». Журнал химической физики . 129 (5): 054504. arXiv : 0808.3346 . Бибкод : 2008JChPh.129e4504E. дои : 10.1063/1.2963502. PMID  18698911. S2CID  16251414.
  145. ^ Рамини С.К., Доусон Н., Кузык М.Г. (01 октября 2011 г.). «Проверка гипотезы диффузии как механизма самовосстановления в Disperse Orange 11 с примесью полиметилметакрилата». ЖОСА Б. 28 (10): 2408–12. arXiv : 1106.2732 . Бибкод : 2011JOSAB..28.2408R. дои : 10.1364/JOSAB.28.002408. ISSN  1520-8540. S2CID  118576642.
  146. ^ Рамини С.К., Кузык М.Г. (август 2012 г.). «Модель самовосстановления, основанная на корреляциях хромофоров, опосредованных полимерами». Журнал химической физики . 137 (5): 054705. arXiv : 1205.0481 . Бибкод : 2012JChPh.137e4705R. дои : 10.1063/1.4739295. PMID  22894369. S2CID  5512565.
  147. ^ аб Деммени, Менно (19 января 2022 г.). «Способность льда лечить царапины за счет локальной сублимации и конденсации». Журнал физической химии C. 126 (4): 2179–2183. doi : 10.1021/acs.jpcc.1c09590. ПМЦ 8819648 . ПМИД  35145575. 
  148. ^ Кингери, В.Д. «Регеляция, поверхностная диффузия и спекание льда». Журнал прикладной физики 31.5 (1960): 833–838.
  149. ^ Барр, Кристофер М.; Дуонг, Та; Баффорд, Дэниел К.; Милн, Закари; Молкери, Абхилаш; Хекман, Натан М.; Адамс, Дэвид П.; Шривастава, Анкит; Хаттар, Халид; Демкович, Майкл Дж.; Бойс, Брэд Л. (19 июля 2023 г.). «Автономное залечивание усталостных трещин методом холодной сварки». Природа . 620 (7974): 552–556. Бибкод : 2023Natur.620..552B. дои : 10.1038/s41586-023-06223-0. ISSN  1476-4687. PMID  37468631. S2CID  259995049.
  150. ^ «Потрясающее открытие: металлы могут исцелять себя» . Проверено 25 июля 2023 г.
  151. ^ Сюй, GQ; Демкович, МЮ (2 октября 2013 г.). «Лечение нанотрещин дисклинациями». Письма о физических отзывах . 111 (14): 145501. Бибкод : 2013PhRvL.111n5501X. doi : 10.1103/PhysRevLett.111.145501. hdl : 1721.1/84982 . PMID  24138252. S2CID  2019945.
  152. ^ Ян З, Вэй З, Ле-пин Л, Хун-мэй В, У-цзюнь Л (2011). «Самовосстанавливающееся композитное антикоррозионное покрытие». Процессия по физике . 18 : 216–21. Бибкод : 2011PhPro..18..216Y. дои : 10.1016/j.phpro.2011.06.084 . ISSN  1875-3892.
  153. ^ Чжу М, Ронг МЗ, Чжан MQ (2014). «Самовосстанавливающиеся полимерные материалы на пути к неструктурному восстановлению функциональных свойств». Полимер Интернэшнл . 63 (10): 741–49. дои : 10.1002/pi.4723.
  154. ^ Пачеко Дж., Шавия Б., Шланген Э., Польдер Р.Б. (2014). «Оценка трещин в железобетоне методами электрического сопротивления и анализа изображений». Строительство и строительные материалы . 65 : 417–26. doi :10.1016/j.conbuildmat.2014.05.001.
  155. ^ Маулдин Т.К., Кесслер М.Р. (2010). «Самовосстанавливающиеся полимеры и композиты». Международные обзоры материалов . 55 (6): 317–46. Бибкод : 2010IMRv...55..317M. дои : 10.1179/095066010X12646898728408 .
  156. ^ «Самовосстанавливающийся эластомер выходит на промышленное производство». www.arkema.com . Проверено 13 декабря 2015 г.
  157. ↑ Бурзак К. (12 декабря 2008 г.). «Первые самовосстанавливающиеся покрытия». Technologyreview.com . Проверено 18 ноября 2016 г.
  158. ^ Ринкон П. (30 октября 2010 г.). «Время исцеляться: материалы, которые восстанавливаются сами». Би-би-си . Проверено 19 мая 2013 г.

Внешние ссылки