Marie Leroy Des chercheurs en ingénierie ont mis au point un nouveau composite autocicatrisant qui permet aux constructions de se réparer sur area, sans avoir à être mises hors company. Cette dernière technologie résout deux défis de longue day pour les matériaux car-cicatrisants et peut prolonger considérablement la durée de vie des composants structurels tels que les pales d’éoliennes et les ailes d’avions.
“Les chercheurs ont développé une variété de matériaux car-cicatrisants, mais les stratégies précédentes pour les composites auto-cicatrisants ont été confrontées à deux défis pratiques”, déclare Jason Patrick, auteur correspondant du document de recherche et professeur adjoint de génie civil, de development et environnemental à North Université d’État de Caroline.
“Premièrement, les matériaux doivent souvent être retirés du service pour guérir. Par exemple, certains nécessitent un chauffage dans un 4, ce qui ne peut pas être fait pour les gros composants ou pendant l’utilisation d’une pièce donnée. Deuxièmement, l’auto- la guérison ne fonctionne que pendant une période limitée. Par exemple, le matériau pourrait être able de guérir plusieurs fois. façon, tout en conservant la résistance et les autres caractéristiques de overall performance des composites de fibres structurelles. »
Concrètement, cela signifie que les utilisateurs peuvent compter sur un composant structurel donné, comme une pale d’éolienne, pendant une période de temps beaucoup plus longue sans se soucier d’une panne.
“En augmentant la longévité de ces composites, nous les rendons plus durables”, déclare Patrick. “Et bien que les pales d’éoliennes en soient un bon exemple,: ailes d’avion, satellites, composants vehicles, content de activity, and so forth.”
Voici comment fonctionne le nouveau composite autocicatrisant renforcé de fibres.
Les composites stratifiés sont fabriqués à partir de couches de renforcement fibreux, par exemple de verre et de fibre de carbone, liées ensemble. Les dommages surviennent le moreover souvent lorsque la “colle” qui lie ces couches ensemble commence à se détacher du renfort ou à se délaminer. L’équipe de recherche a résolu ce problème en imprimant en 3D un motif d’agent de cicatrisation thermoplastique sur le matériau de renforcement. Les chercheurs ont également intégré de fines couches « chauffantes » dans le composite. les couches chauffantes se réchauffent. Ceci, à son tour, fait fondre l’agent cicatrisant, qui s’écoule dans toutes les fissures ou microfractures du composite et les répare.
“Nous avons constaté que ce processus peut être répété au moins 100 fois tout en maintenant l’efficacité de l’auto-guérison”, explique Patrick. “Nous ne savons pas quelle est la limite supérieure, s’il y en a une.”
Le thermoplastique imprimé améliore également la résistance inhérente à la fracture jusqu’à 500 %, ce qui signifie qu’il nécessite additionally d’énergie pour provoquer le délaminage en leading lieu. De furthermore, les couches d’agent de cicatrisation et de chauffage sont toutes constituées de matériaux facilement disponibles et sont relativement peu coûteuses.
“Bien que la fabrication de composites intégrant notre conception coûterait légèrement in addition cher, le coût serait as well as que compensé en prolongeant considérablement la durée de vie du matériau”, déclare Patrick.
Un autre avantage de la nouvelle technologie est que, s’ils étaient intégrés aux ailes des avions, les éléments chauffants internes permettraient aux compagnies aériennes de ne in addition utiliser d’agents chimiques pour enlever la glace des ailes lorsque les avions sont au sol, et aussi pour dégivrer en vol.
“Nous avons démontré que cette technologie multifonctionnelle fonctionne”, déclare Patrick.”
Le travail a été réalisé avec le soutien du Bureau de la recherche scientifique de l’US Air Pressure, sous le numéro de subvention FA9550-18-1-0048 et le programme de recherche et de développement environnementaux stratégiques du ministère de la Défense, sous le numéro de subvention W912HQ21C0044.
