Key takeaways
- Det voksende feltet av selvreparerende materialer kan en dag bety dingser som ikke trenger reparasjoner.
- Forskere har utviklet selvreparerende nanokrystaller som kan brukes i halvledere.
- Australske forskere demonstrerte nylig en måte å hjelpe 3D-trykt plast til å helbrede seg selv ved romtemperatur ved å bruke bare lys.
Glem å bytte ut ødelagte deler, siden smarttelefonen din en dag kanskje kan helbrede seg selv.
Forskere sier de har oppdaget selvreparerende nanokrystaller som kan brukes i halvledere. Nanokrystallene er rettet mot solcellepaneler, men kan ha et bredt spekter av bruksområder innen elektronikk. Det er en del av en økende innsats for å finne materialer som reparerer seg selv for å redusere avfall.
"Brukere vil nå kunne reparere sprekker på tidligere utilgjengelige kretser for hånd," sa teknologiekspert Jonathan Tian til Lifewire i et e-postintervju. "Vanligvis, når slike brudd oppstår, kan hele brikken (eller til og med hele enheten) bli kastet. Videre, ved å forlenge levetiden til elektriske systemer, vil selvhelbredende teknologi redusere mengden elektronisk avfall som kommer inn i miljøet."
Heal Yourself
Selv om selvhelbredende materialer kan virke som science fiction fra filmer som The Terminator eller Spiderman, er de i ferd med å bli en realitet. Israel Institute of Technology-forskere utviklet nylig miljøvennlige nanokrystallhalvledere som er i stand til selvhelbredende.
Prosessen bruker en gruppe materialer k alt doble perovskitter som viser selvhelbredende egenskaper etter å ha blitt skadet av strålingen fra en elektronstråle. Perovskittene, først oppdaget i 1839, har nylig fått forskernes oppmerksomhet på grunn av unike elektro-optiske egenskaper som gjør dem svært effektive i energikonvertering, til tross for billig produksjon. Perovskittene kan være nyttige i solceller.
Perovskittnanopartikler ble produsert i laboratoriet ved hjelp av en kort, enkel prosess som innebar oppvarming av materialet i noen minutter. Et transmisjonselektronmikroskop forårsaket feil og hull i nanokrystallene.
etterforskerne "så at hullene beveget seg fritt i nanokrystallen, men unngikk kantene," skrev teamet i en pressemelding. "Forskerne utviklet en kode som analyserte dusinvis av videoer laget ved hjelp av elektronmikroskopet for å forstå bevegelsesdynamikken i krystallen. De fant ut at det ble dannet hull på overflaten av nanopartikler, og deretter flyttet de til energistabile områder inne."
Growing Field
Fagområdet for selvreparerende materialer utvides raskt. For eksempel demonstrerte australske forskere nylig en måte å hjelpe 3D-printet plast til å helbrede seg selv ved romtemperatur ved å bruke bare lys. Teamet fra University of New South Wales har vist at å tilsette et "spesielt pulver" til den flytende harpiksen som brukes i utskriftsprosessen senere kan hjelpe til med raske og enkle reparasjoner dersom materialet skulle gå i stykker.
Skinende standard LED-lys kan reparere den trykte plasten på rundt én time, noe som forårsaker en kjemisk reaksjon og sammensmelting av de to ødelagte delene.
Forskerne hevder at hele prosessen gjør den reparerte plasten enda sterkere enn før den ble skadet. Håpet er at videreutvikling av teknikken vil bidra til å redusere kjemisk avfall i fremtiden.
"Mange steder der du bruker et polymermateriale, kan du bruke denne teknologien," sa Nathaniel Corrigan, et av teammedlemmene, i en pressemelding. "Så, hvis en komponent svikter, kan du reparere materialet uten å måtte kaste det. Det er en åpenbar miljøgevinst fordi du ikke trenger å syntetisere et helt nytt materiale hver gang det går i stykker. Vi øker levetiden til disse materialene, noe som kommer til å redusere plastavfallet."
Bram Vanderborght, professor ved Vrije Universiteit Brussel i Belgia, er en del av et team som jobber med selvreparerende robotgripere. Griperne bruker selvhelbredende polymerer og er beregnet for bruk i miljøer hvor roboter ofte er skadet. "Men denne teknologien og arbeidet vårt har også applikasjoner utover den nåværende applikasjonen," sa han til Lifewire i et e-postintervju.
Selvhelbredende roboter kan gi mer autonomi i fremtiden.
"Vi kan forvente fremgang i utviklingen av skadetolerante materialsystemer som støtter elektronisk og robotfunksjonalitet," sa Tian. "Disse systemene kan inkludere materialer som er i stand til å oppdage skade, rapportere hendelsen og helbrede eller justere materialegenskaper for å redusere skaden for å unngå feil eller fremtidig skade."
