MATERIAŁY SAMONAPRAWIAJĄCE SIĘ
(SELF REPAIRING MATERIALS - SELF HEALING MATERIALS)

Materiały samonaprawiające (samouzdrawiające) się reagują na uszkodzenie strukturalne, takie jak pęknięcia, ubytki czy wygięcia. Materiały takie mogą znaleźć zastosowanie w licznych dziedzinach: otworzyłoby to jednocześnie nowe standardy i jakość w inżynierii i projektowaniu aplikacji dla przemysłu i zwykłych ludzi.

Materiały samonaprawiające się

W dzisiejszych czasach istnieje kilka mechanizmów samonaprawiania się: chodzi głównie o mechanizm pamięci kształtu i technologie samogrupowania się cząsteczek, które jednak nie traktuje się jako rzeczywisty, autonomiczny proces samouzdrawiania się materiału.

Substancje tego typu mogłyby znaleźć zastosowanie w układach, których dzisiaj nie naprawia się (ma to miejsce gdy jest to nieekonomiczne lub niemożliwe), np. w płytach z elektronicznymi ścieżkami lub implantach medycznych, a także w życiu codziennym: przede wszystkim w motoryzacji, lotnictwie, urządzeniach codziennego użytku.

Wizja mechanizmu samouzdrawiania się materiałów jest analogiczna do tego jaki istnieje w przyrodzie (np. zrastanie się złamanej kości, gojenie ran itd) i opiera się na natychmiastowej reakcji na uszkodzenie bez (lub przy minimalnej) ingerencji człowieka

Rozwój autonomicznych, samouzdrawiających się materiałów mógłby mieć gigantyczny wpływ na wszystkie gałęzie przemysłu, od motoryzacyjnego zaczynając, a na energetycznym kończąc. Główne zalety to znaczne wydłużenie żywotności, zwiększenie bezpieczeństwa, obniżenie kosztów produkcji i utrzymania.
W dzisiejszych czasach większość otrzymywanych materiałów samonaprawiających się potrzebuje ingerencji w zapoczątkowanie procesu (najczęściej są to katalizatory lub inne związki chemiczne), więc trudno mówić o autonomii.

Generalnie materiały samouzdrawiające się dzielimy na trzy grupy:

- materiały kompozytowe - zestaw materiałów, które występują w danym elemencie jako kompozyty, czyli składowe całości. Przykładem takiego materiału jest Automend (opisany w dalszej części tekstu).

- mikrokapsułki - jest to rodzaj kleju, który naprawia mikropęknięcia w materiale. Substancja ta (dicyklobutadien, DCPD) występuje w formie cieczy i jest zamknięta w mikrokapsułkach rozproszonych w materiale. Zazwyczaj jest to około 100 - 200 kapsułek na cal sześcienny.

- materiały samonaprawiajšce się katalitycznie - do zapoczątkowania procesu potrzebny jest katalizator; jednym z nich jest tzw. katalizator Grubbs'a. Istotny jest fakt, że do chwili zapoczątkowania procesu, materiał samouzdrawiajacy się i katalizator muszą być przechowywane oddzielnie. Sam proces naprawy polega na typowej polimeryzacji.

Grupa chemików i inżynierów z Uniwersytetu Kalifornia - Los Angeles (ULCA) wynalazła tworzywo sztuczne, które potrafi "naprawić" pęknięcie na elemencie wykonanym z tego tworzywa.

Materiał ten o nazwie Automend jest twardy, przezroczysty i ma postać ciała stałego (w temperaturze pokojowej), jego właściwości mechaniczne są podobne do takich jakie ma epoksyrezyna. Pękniecie na jego powierzchni może być wielokrotnie naprawione, po uprzednim podgrzaniu do temperatury około 120 stopni Celsjusza.
Po ogrzaniu, naprawione pęknięcie jest niewidoczne, a jego wytrzymałość stanowi 60% oryginalnej wytrzymałości (przed uszkodzeniem).
Automend może mieć potencjalne zastosowanie w aplikacjach wojskowych i  naukowych, a także w przemyśle. Automend przepuszcza fale elektromagnetyczne, co poszerza jego ewentualne zastosowanie.

Schematic of self-healing process: a) self-healing composite consisting of microencapsulated catalyst (yellow) and phase-separated healing-agent droplets (white) dispersed in a matrix (green); b) crack propagating into the matrix releasing catalyst and healing agent into the crack plane; c) a crack healed by polymerized PDMS (crack width exaggerated). Scanning electron microscopy (SEM) images of d) the fracture surface, showing an empty microcapsule and voids left by the phase-separated healing agent, and e) a representative microcapsule showing its smooth, uniform surface.