Key takeaways
- Det voksende område af selvreparerende materialer kan en dag betyde gadgets, der ikke skal repareres.
- Forskere har udtænkt selvreparerende nanokrystaller, der kan bruges i halvledere.
- Australske forskere demonstrerede for nylig en måde at hjælpe 3D-printet plastik med at helbrede sig selv ved stuetemperatur ved kun at bruge lys.
Glem at udskifte ødelagte dele, da din smartphone en dag måske kan helbrede sig selv.
Forskere siger, at de har opdaget selvreparerende nanokrystaller, der kan bruges i halvledere. Nanokrystallerne er rettet mod solpaneler, men kan have en bred vifte af anvendelser inden for elektronik. Det er en del af en voksende indsats for at finde materialer, der reparerer sig selv for at reducere spild.
"Brugere vil nu være i stand til at reparere revner på tidligere utilgængelige kredsløb med hånden," sagde teknologiekspert Jonathan Tian til Lifewire i et e-mailinterview. "Norm alt, når sådanne brud opstår, kan hele chippen (eller endda hele enheden) blive kasseret. Ved at forlænge levetiden for elektriske systemer vil selvhelbredende teknologi desuden reducere mængden af elektronisk affald, der kommer ind i miljøet."
helbred dig selv
Selvhelbredende materialer kan virke som science fiction fra film som The Terminator eller Spiderman, men de er ved at blive en realitet. Israel Institute of Technology-videnskabsmænd har for nylig udviklet miljøvenlige nanokrystalhalvledere, der er i stand til selvhelbredende.
Processen bruger en gruppe materialer kaldet dobbeltperovskitter, der udviser selvhelbredende egenskaber efter at være blevet beskadiget af strålingen fra en elektronstråle. Perovskitterne, der først blev opdaget i 1839, har for nylig vundet videnskabsmænds opmærksomhed på grund af unikke elektro-optiske egenskaber, der gør dem yderst effektive i energiomdannelse, på trods af billig produktion. Perovskitterne kunne være nyttige i solceller.
Perovskit-nanopartiklerne blev produceret i laboratoriet ved hjælp af en kort, enkel proces, der involverede opvarmning af materialet i et par minutter. Et transmissionselektronmikroskop forårsagede fejl og huller i nanokrystallerne.
Efterforskerne "så, at hullerne bevægede sig frit inden i nanokrystallen, men undgik dens kanter," skrev holdet i en pressemeddelelse. "Forskerne udviklede en kode, der analyserede snesevis af videoer lavet ved hjælp af elektronmikroskopet for at forstå bevægelsesdynamikken i krystallen. De fandt ud af, at der blev dannet huller på overfladen af nanopartiklerne og derefter flyttede til energimæssigt stabile områder indeni."
Growing Field
Fagområdet for selvreparerende materialer udvides hurtigt. For eksempel demonstrerede australske forskere for nylig en måde at hjælpe 3D-printet plastik med at helbrede sig selv ved stuetemperatur ved kun at bruge lys. Teamet fra University of New South Wales har vist, at tilføjelse af et "særligt pulver" til den flydende harpiks, der bruges i udskrivningsprocessen, senere kan hjælpe med at udføre hurtige og lette reparationer, hvis materialet går i stykker.
Blinkende standard LED-lys kan reparere det trykte plastik på omkring en time, hvilket forårsager en kemisk reaktion og sammensmeltning af de to ødelagte stykker.
Forskerne hævder, at hele processen gør det reparerede plastik endnu stærkere, end før det blev beskadiget. Det er håbet, at yderligere udvikling af teknikken vil bidrage til at reducere kemikalieaffald i fremtiden.
"Mange steder, hvor du bruger et polymermateriale, kan du bruge denne teknologi," sagde Nathaniel Corrigan, et af teammedlemmerne, i en pressemeddelelse. "Så hvis en komponent svigter, kan du reparere materialet uden at skulle smide det væk. Der er en åbenlys miljøfordel, fordi du ikke behøver at re-syntetisere et helt nyt materiale, hver gang det går i stykker. Vi øger levetiden af disse materialer, hvilket vil reducere plastikaffald."
Bram Vanderborght, professor ved Vrije Universiteit Brussel i Belgien, er en del af et team, der arbejder på selvreparerende robotgribere. Griberne bruger selvhelbredende polymerer og er beregnet til brug i miljøer, hvor robotter ofte er beskadiget. "Men denne teknologi og vores arbejde har også applikationer ud over den nuværende applikation," fort alte han Lifewire i et e-mailinterview.
Selvhelbredende robotter kunne give mere autonomi i fremtiden.
"Vi kan forvente fremskridt i udviklingen af skadetolerante materialesystemer, der understøtter elektronisk og robotfunktionalitet," sagde Tian. "Disse systemer kan omfatte materialer, der er i stand til at opdage skader, rapportere hændelsen og helbrede eller justere materialeegenskaber for at afbøde skaden for at undgå fejl eller fremtidig skade."
