Ключевые выводы
- Растущее поле самовосстанавливающихся материалов однажды может означать появление гаджетов, которые не нуждаются в ремонте.
- Исследователи разработали самовосстанавливающиеся нанокристаллы, которые можно использовать в полупроводниках.
- Австралийские исследователи недавно продемонстрировали способ, с помощью которого пластик, напечатанный на 3D-принтере, восстанавливается при комнатной температуре, используя только свет.
Забудьте о замене сломанных деталей, так как однажды ваш смартфон сможет восстановиться сам.
Исследователи говорят, что они обнаружили самовосстанавливающиеся нанокристаллы, которые можно использовать в полупроводниках. Нанокристаллы предназначены для солнечных батарей, но могут найти широкое применение в электронике. Это часть растущих усилий по поиску материалов, которые восстанавливают себя, чтобы уменьшить количество отходов.
«Теперь пользователи смогут устранять трещины в ранее недоступных цепях вручную», - сказал технический эксперт Джонатан Тиан в интервью Lifewire по электронной почте. «Обычно, когда происходят такие поломки, весь чип (или даже все устройство) может быть выброшен. Кроме того, продлевая срок службы электрических систем, технология самовосстановления уменьшит количество электронных отходов, попадающих в окружающую среду».
Исцели себя
Хотя самовосстанавливающиеся материалы могут показаться научной фантастикой из таких фильмов, как «Терминатор» или «Человек-паук», они становятся реальностью. Ученые Израильского технологического института недавно разработали экологически чистые нанокристаллические полупроводники, способные к самовосстановлению.
В процессе используется группа материалов, называемых двойными перовскитами, которые проявляют свойства самовосстановления после повреждения излучением электронного луча. Перовскиты, впервые обнаруженные в 1839 году, недавно привлекли внимание ученых благодаря уникальным электрооптическим характеристикам, которые делают их высокоэффективными в преобразовании энергии, несмотря на недорогое производство. Перовскиты могут быть использованы в солнечных батареях.
Наночастицы перовскита были получены в лаборатории с помощью короткого и простого процесса, который включал нагревание материала в течение нескольких минут. Просвечивающий электронный микроскоп вызывал дефекты и дыры в нанокристаллах.
Исследователи «увидели, что отверстия свободно перемещаются внутри нанокристалла, но избегают его краев», - написала команда в пресс-релизе. «Исследователи разработали код, который проанализировал десятки видеороликов, снятых с помощью электронного микроскопа, чтобы понять динамику движения внутри кристалла. Они обнаружили, что дырки образуются на поверхности наночастиц, а затем перемещаются в энергетически стабильные области внутри».
Растущее поле
Сфера самовосстанавливающихся материалов быстро расширяется. Например, австралийские исследователи недавно продемонстрировали способ помочь пластику, напечатанному на 3D-принтере, восстанавливаться при комнатной температуре, используя только свет. Команда Университета Нового Южного Уэльса показала, что добавление «специального порошка» к жидкой смоле, используемой в процессе печати, может впоследствии помочь в быстром и легком ремонте, если материал сломается.
Яркие стандартные светодиодные лампы могут восстановить печатный пластик примерно за час, что вызывает химическую реакцию и сплавление двух сломанных частей.
Исследователи утверждают, что весь процесс делает отремонтированный пластик еще прочнее, чем до того, как он был поврежден. Есть надежда, что дальнейшее развитие метода поможет сократить химические отходы в будущем.
«Во многих местах, где вы используете полимерный материал, вы можете использовать эту технологию», - сказал в пресс-релизе Натаниэль Корриган, один из членов команды. «Таким образом, если компонент выходит из строя, вы можете отремонтировать материал, не выбрасывая его. Это очевидная польза для окружающей среды, поскольку вам не нужно повторно синтезировать совершенно новый материал каждый раз, когда он выходит из строя. срок службы этих материалов, что сократит количество пластиковых отходов».
Брэм Вандерборхт, профессор Свободного университета Брюсселя в Бельгии, является частью команды, работающей над самовосстанавливающимися роботизированными захватами. В захватах используются самовосстанавливающиеся полимеры, и они предназначены для использования в условиях, когда роботы часто повреждаются. «Но у этой технологии и нашей работы также есть приложения, выходящие за рамки текущего приложения», - сказал он Lifewire в интервью по электронной почте.
Самовосстанавливающиеся роботы могут обеспечить большую автономию в будущем.
«Мы можем ожидать прогресса в разработке устойчивых к повреждениям материальных систем, которые поддерживают электронные и роботизированные функции», - сказал Тиан. «Эти системы могут включать в себя материалы, способные обнаруживать повреждения, сообщать о событии, а также восстанавливать или корректировать свойства материалов, чтобы уменьшить ущерб, чтобы избежать сбоев или будущих повреждений».
