طور فريق بحثي من جامعة ولاية كارولينا الشمالية الأمريكية مادة مركبة ذاتية الشفاء، تتمتع بقوة تفوق مواد أجنحة الطائرات وريش التوربينات الحالية، ويمكنها إصلاح نفسها أكثر من 1000 مرة. من المتوقع أن تطيل هذه التكنولوجيا عمر المواد المركبة التقليدية المعززة بالألياف من بضعة عقود إلى مئات السنين، وقد نُشرت النتائج ذات الصلة في "مجلة الأكاديمية الوطنية للعلوم".

قال جيسون باتريك، الأستاذ المساعد في جامعة ولاية كارولينا الشمالية والمؤلف المراسل للورقة البحثية: "يمكن لهذه المادة المركبة ذاتية الشفاء أن تقلل بشكل كبير من تكلفة واستبدال المكونات التالفة، وتقلل من استهلاك الطاقة وإنتاج النفايات في القطاع الصناعي، لأن المكونات التالفة لا تحتاج إلى فحص متكرر أو التخلص منها."

تستخدم المواد المركبة البوليمرية المعززة بالألياف (FRP) على نطاق واسع في الطائرات والسيارات والمركبات الفضائية، لكن مشكلة الانفصال بين الطبقات موجودة منذ الثلاثينيات. تعزز المادة المركبة ذاتية الشفاء مقاومة الانفصال من خلال طباعة عامل الشفاء الحراري بالتقنية ثلاثية الأبعاد ودمج طبقات تسخين قائمة على الكربون. بعد التسخين بالتيار الكهربائي، يذوب عامل الشفاء ويتدفق إلى الشقوق، مما يحقق إعادة الالتصاق بين الواجهات.

أجرى الفريق اختبارات لـ 1000 دورة كسر وشفاء خلال 40 يومًا، ووجد أن مقاومة الكسر الأولية للمادة ذاتية الشفاء أعلى من المواد المركبة التقليدية، وكان أداؤها في مقاومة التشقق أفضل خلال 500 دورة على الأقل. قال جاك توريسيك، المؤلف الأول للورقة البحثية: "على الرغم من أن متانة الطبقات ستنخفض ببطء مع التئام متكرر، إلا أن معدل الانخفاض منخفض جدًا والأداء طويل الأجل مستقر."

قدّر الباحثون أنه إذا تم تشغيل عملية الشفاء مرة كل ربع سنة، فيمكن استخدام المادة لمدة 125 عامًا؛ وإذا كانت مرة واحدة سنويًا، فيمكن أن تصل إلى 500 عام. أشار باتريك: "هذا ذو قيمة كبيرة للتقنيات باهظة الثمن مثل الطائرات وتوربينات الرياح، خاصة في بيئات يصعب إصلاحها مثل المركبات الفضائية." حصلت هذه التكنولوجيا على براءة اختراع من خلال شركة الناشئة Structeryx Inc.، ويبحث الفريق حاليًا عن التعاون مع الصناعة والحكومة للتكامل والتطبيق.