Уявіть собі супутник, який ремонтує сам себе у космосі, прибираючи мікротріщини. Звучить як наукова фантастика. Проте це може стати реальністю вже дуже скоро, якщо європейські інженери таки створять апарат на основі розробленого ними самовідновлюваного композиту.
Самовідновлюваний матеріал
На перший погляд, усі космічні апарати, які не стикаються у вакуумі з тертям, можуть працювати практично вічно. Однак насправді їхні конструкції, особливо ті, що складаються з композиційних матеріалів, увесь час зазнають комплексних впливів, що можуть призвести до їхнього руйнування.
Але що, якби космічні апарати могли самі відновлювати свою структуру після виявлення мікротріщин? Ця неймовірна ідея невдовзі може стати реальністю завдяки інженерам зі швейцарської компанії CompPair and CSEM та їхнім колегам із Com&Sens.
Вони працюють над проєктом Cassandra для Європейської космічної агенції, який полягає у інтеграції сенсорів та нагрівальних елементів до складу композиційного матеріалу.
Тріщини у композиційному матеріалі
Взагалі композиційні матеріали, або ж композити — дуже хороший варіант для космічних апаратів. Вони складаються з армуючого елементу, зануреного у матрицю, що дозволяє поєднати переваги й того, й іншого без їхніх недоліків. Зазвичай це вуглецеві волокна у полімерному середовищі, що дозволяє створювати дуже легкі й міцні конструкції.
Проте рано чи пізно у будь-якому полімерному матеріалі з’явиться мікротріщина, почне рости й зрештою увесь елемент зруйнується. І саме цю проблему має розв’язати проєкт Cassandra. Підхід полягає в тому, що в композитний матеріал інтегруються не тільки армуючі елементи, а й сенсори та металева сітка, по якій можна пустити електричний струм.
Ідея достатньо проста. Якщо сенсори відчують, що в елементі з’явилися мікротріщини, наприклад, за зміною напружень у ньому, на нагрівальні елементи подається струм, який розплавить матеріал, і той закриє порушення цілісності.
Результати досліджень
Однак усе це в теорії. А на практиці інженери провели тільки перші випробування. Для них використовувалися різні зразки розміром від 2х10 до 40х40 см. Пошкодження наносилися контрольовано, оскільки науковців насамперед цікавило, чи зможуть сенсори адекватно реагувати на них. Однак одночасно перевірялася і стійкість до термоудару, тобто до різкого охолодження.
В принципі усі випробування можна вважати вдалими. Мікротріщини були успішно ліквідовані. Однак інженери недарма перевіряли термічну стійкість. Вони розуміють, що по-справжньому технологію можна оцінити тільки на реальній деталі. Тому наступного разу з них виготовлять цілий кріогенний бак.
За матеріалами phys.org
