محققان با استفاده از قطرات هوشمند و نانوذرات، رهیافت جدیدی برای ترمیم ساختارهای آسیب‌دیده ارائه کردند. با این فناوری نیاز به اعمال پوشش جدید روی ساختارهای آسیب‌دیده نیست.
ترمیم ترک و شکاف سطح با استفاده از قطرات هوشمند
سیستم‌های زیستی نظیر سیستم ایمنی بدن فعالیت‌های پیچیده‌ای نظیر تشخیص، حمل‌ونقل یا ترمیم را انجام می‌دهند. تقلید از این فعالیت‌ها و ساخت سامانه‌هایی با عملکرد مشابه کاری چالش‌برانگیز است.
اخیراً محققان مقاله‌ای با عنوان”Simultaneous ‘Clean-and-Repair’ of Surfaces Using Smart Droplets” در نشریه Advanced Functional Materials به چاپ رساندند که در آن نانوذره‌ای با قابلیت حرکت ساختند که می‌تواند بقایای موجود روی یک سطح از نقطه‌ای آسیب‌ندیده به بخش آسیب‌دیده منتقل کند که این کار با استفاده از قطراتی که نانوذرات را شناسایی می‌کنند، انجام می‌شود.
در این پروژه محققان از قطرات روغن در آب که با عامل ترکننده پلیمری پایدار شده، استفاده کردند. این قطره که یک قطره هوشمند است می‌تواند نانوذرات را شناسایی کرده، برداشته، حمل کرده و در نهایت در محل مورد نظر بارگزاری کند که همه این کارها در یک سیستم انجام می‌شود.
تد امریک از محققان دانشگاه ماساچوست می‌گوید: «ما از ماده‌ای به‌عنوان ترکیبات اضافه استفاده کردیم که قطرات هوشمند می‌تواند آنها را برداشته و در محل آسیب‌دیده، ترک‌ها و شکاف‌ها، در ساختار رهاسازی کند. این ترکیبات اضافه به‌عنوان عامل ترمیم‌کننده آسیب به کار می‌رود و دیگر نیازی برای اعمال پوشش جدیدی روی سطح آسیب‌دیده نیست.»
از نکات مهم در این پروژه می‌توان به انتخاب عامل پایدارکننده مناسب قطرات اشاره کرد که امکان برهم‌کنش میان قطره و نانوذره را فراهم می‌کند. همچنین باید انرژی سطحی میان محل آسیب‌دیده و نانوذرات متفاوت باشد. در نهایت باید دقت کرد که سامانه‌ای برای این کار انتخاب شود که در آن نانوذرات ترجیح بدهند تا در محل موردنظر رهاسازی شوند نه این که در فاز روغن کپسوله شوند.
این فرآیند خودترمیمی امکان استفاده در حوزه‌های مختلف از خودروسازی گرفته تا ادوات میکروسیالی را دارد. در این روش نیاز به ورودی‌های خارجی به حداقل می‌رسد و تنها قطرات پایدارشده با سورفاکتانت مورد نیاز است.
