Amerikalı mühendislerden oluşan bir ekip, bin kereden fazla "kendi kendini onarabilen" yeni bir kompozit malzeme geliştirdiğini bildirdi. Bu malzemenin havacılık, otomotiv üretimi ve rüzgar enerjisi sektörlerindeki anahtar parçaların çalışma ömrünü teorik olarak birkaç yüzyıla kadar uzatabileceği belirtildi. İç hasarları kendi kendine onaracak şekilde tasarlanmış lifli bir kompozit olduğu kaydedildi. Laboratuvar testleri sonuçlarının, malzemenin temel işlevselliğini kaybetmeden delaminasyon olarak bilinen yaygın bir yapısal hatayı birden çok kez giderebildiğini aktardı. Araştırmanın Amerikalı bilim insanlarından oluşan bir grup tarafından yürütüldüğü belirtildi. Odak noktasının, yüksek mukavemet ve düşük kütle nedeniyle onlarca yıldır kullanılan fiber takviyeli polimer (FRP) kompozitlerin geliştirilmesi olduğu vurgulandı. Bu malzemelerin uçaklarda, otomobillerde, rüzgar türbinlerinde ve uzay araçlarında bulunduğu, ancak yapısal bütünlüğü aniden zayıflatabilen katman ayrılması veya delaminasyon eğilimi gibi ciddi bir zayıflığa sahip olduğu açıklandı. Kuzey Karolina Eyalet Üniversitesi İnşaat ve Çevre Mühendisliği Profesörü ve çalışmanın yazarlarından Jason Patrick, delaminasyonun 1930'lardan beri bilinen bir sorun olduğunu, klasik FRP kompozitlerinin ise pratikte yaklaşık 15 ila 40 yıllık bir kullanım ömrüne sahip olduğunu aktardı. Yeni malzemenin standart bir FRP kompoziti gibi görünmesine rağmen, iki temel yenilik içerdiği vurgulandı. Birincisinin, doğrudan liflerin üzerine 3D baskı ile yerleştirilen ve laminatlar arasında "ara katman" görevi gören özel bir termoplastik katman olduğu belirtildi. Bu katmanın EMAA polimerinden (polietilen-ko-metakrilik asit) yapıldığı ve sadece hasarlara tepki vermekle kalmayıp, malzemenin direncini önceden artırarak kompozitin başlangıçta delaminasyona karşı iki ila dört kat daha dayanıklı olmasını sağladığı açıklandı. İkinci yeniliğin ise aktif "kendi kendine iyileşme" sistemi olduğu kaydedildi. Malzemenin içine, ısıtıcı görevi gören ince karbon bazlı katmanlar yerleştirildiği aktarıldı. Bu katmanlardan elektrik akımı geçtiğinde, yapıyı ısıttığı ve EMAA katmanının erimesine neden olduğu belirtildi. Yumuşayan malzemenin daha sonra çatlaklara ve mikro hasarlara nüfuz ederek ayrılan parçaları yeniden birleştirdiği, böylece yapıyı içeriden "kaynakladığı" vurgulandı. Araştırmacıların bu sürece "termal yenileme" adını verdiği ve hasar noktasındaki polimerlerin yeniden bağlanması ve iç içe geçmesine dayandığı açıklandı. Ancak, sistemin tamamen otonom olmadığı; gerçek koşullarda ısıtma ve onarım sürecinin ne zaman etkinleştirileceğine dair yönetim, sensörler ve kararlar gerektiği belirtildi. Malzemenin laboratuvarda son derece uzun bir dayanıklılık testinden geçtiği bildirildi. Otomatik bir sistemin hasar ve onarım döngülerini tekrarladığı aktarıldı: Malzemenin önce yaklaşık 5 santimetrelik bir delaminasyon oluşana kadar yüklendiği, ardından ısıtma ve "iyileşme" sürecinin etkinleştirildiği ve tekrar yük altında test edildiği belirtildi. Bu sürecin 40 gün süren kesintisiz test boyunca 1.000 kez tekrarlandığı kaydedildi. Araştırma ekibinin açıklamasına göre, malzemenin dayanıklılığı yüzlerce döngüden sonra bile stabil kaldığı için sonucun önceki benzer teknolojilere kıyasla önemli bir ilerlemeyi temsil ettiği bildirildi. Çalışmanın baş yazarı Jack Turicek, malzemenin başlangıçta standart kompozitlerden önemli ölçüde daha yüksek direnç gösterdiğini ve en az 500 döngü boyunca üstün performansını koruduğunu aktardı. Araştırmacıların, tokluğun zamanla çok yavaş da olsa azaldığını kaydettiği belirtildi. Uzun vadeli davranış modellerine dayanarak bilim insanları, bu malzemeden yapılan bileşenlerin her birkaç ayda bir düzenli "tedavi" ile yaklaşık 125 yıl, yıllık bakımla ise potansiyel ömrün 500 yıla kadar ulaşabileceğini vurguladı. Bu tür bir keşfin potansiyel sonuçlarının, büyük kompozit yapılara bağımlı sektörler için özellikle önemli olduğu vurgulandı. Örneğin, rüzgar türbinlerinin, onarımı zor ve geri dönüştürülmesi daha da güç olan FRP malzemeden kanatlar kullandığı belirtildi. Amerikan Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) verilerine göre, bu tür kanatların ortalama ömrünün yaklaşık 20 yıl, hatta bazen daha kısa olduğu aktarıldı. Laboratuvar uzmanlarının, mevcut değiştirme ve sökme oranlarına göre ABD'deki toplam rüzgar türbini atık miktarının 2050 yılına kadar yaklaşık 2,2 milyon tona ulaşabileceğini açıkladığı kaydedildi. Yeni teknolojinin potansiyelinin tam da burada yattığı belirtildi; bileşenlerin ömrünü uzatarak yeni büyük kompozit parçaların üretimi, taşınması ve bertarafı ihtiyacının azalacağı, bunun da toplam endüstriyel atık ve maliyetleri düşürebileceği aktarıldı. Benzer bir etkinin, parçaların yüksek yüklere maruz kaldığı ve onarımların genellikle karmaşık veya imkansız olduğu havacılık endüstrisi ve uzay programlarında da hissedilebileceği kaydedildi. Profesör Patrick, gerçek koşullarda bakımın sınırlı olduğu uzay araçları için bu tür malzemelerin özellikle önemli olabileceğini açıkladı. Ancak, bilim ve endüstrinin önünde hala bir dizi zorluğun bulunduğu vurgulandı. Teknolojinin güvenlik açısından kritik sistemlerde daha geniş çaplı uygulamaya hazır hale gelmeden önce aşırı sıcaklıklar, nem, uzun süreli malzeme yorgunluğu ve dolu veya kuş çarpması gibi darbelere karşı gerçek dünya koşullarında testlerin gerekli olduğu belirtildi. Geliştirmenin arkasındaki ekibin, teknolojiyi patentle koruduğu ve Structeryx Inc. adlı bir startup şirketi aracılığıyla ticarileştirme sürecini düşünmeye başladığı kaydedildi. Çalışmanın, Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayımlandığı bildirildi.