Американські науковці створили унікальний композитний матеріал на основі вуглеволокна та пластику, який не лише здатний самостійно відновлювати пошкодження, подібно до того, як загоюється шкіра, але й повертає початкову форму під дією тепла, перевершуючи сталь за міцністю.
Новий матеріал, що отримав назву Aromatic Thermosetting Copolyester (ATSP), розробили дослідники з Техаського A&M університету та Університету Талси. Роботу фінансував Департамент оборони США, а очолив її професор аерокосмічної інженерії та директор лабораторії наноструктурованих матеріалів Мохаммад Нарагі. На його думку, ця технологія здатна докорінно змінити підхід до матеріалів у оборонній, аерокосмічній та автомобільній промисловості. Нарагі підкреслює, що ATSP поєднує надзвичайну міцність із адаптивністю, що відкриває можливості для ремонту пошкоджених літаків безпосередньо на місці чи підвищення безпеки пасажирів у транспорті.
Ключова особливість ATSP полягає у хімії обміну зв’язків, завдяки якій матеріал може відновлювати тріщини та деформації при нагріванні, повертаючись до майже первісної міцності, а в деяких випадках навіть зміцнюючись. У сфері авіації це означає можливість швидкого усунення критичних пошкоджень без необхідності негайної заміни компонентів. В автомобілебудуванні матеріал може не лише відновити форму кузова після зіткнення, а й підвищити пасивну безпеку, захищаючи пасажирів від ударів.
ATSP є перероблюваним і більш екологічним рішенням, ніж традиційні пластики. Його хімічна структура зберігає стабільність протягом багатьох циклів зміни форми, що робить його перспективним для зменшення відходів без втрати надійності. Нарагі пояснює, що ATSP належить до нового класу вітрімерів, які поєднують гнучкість термопластів зі стабільністю термореактивних полімерів. У поєднанні з міцними вуглецевими волокнами це створює матеріал у кілька разів міцніший за сталь і водночас легший за алюміній.
Досліди підтвердили здатність ATSP витримувати сотні циклів навантаження та нагрівання без втрати працездатності. Під час одного з випробувань нагрів до 160 °C активував відновлення початкової форми, а після багаторазового циклу пошкодження та нагрівання матеріал зберігав майже повну міцність. При температурах 280°C після двох повних циклів відновлення зразки відновилися майже повністю, а після п’ятого циклу ефективність знизилася до приблизно 80 % через накопичену механічну втому, хоча хімічна стабільність залишалася незмінною.
Розробники вважають, що ATSP має потенціал стати ключовим елементом у створенні безпечніших, довговічніших і більш екологічних конструкцій у найвідповідальніших галузях промисловості. Дослідження було опубліковано в журналах Macromolecules та Journal of Composite Materials.