Представьте себе спутник, который ремонтирует себя в космосе, устраняя микротрещины. Звучит как научная фантастика. Однако это может стать реальностью уже очень скоро, если европейские инженеры все-таки создадут аппарат на основе разработанного ими самовосстанавливающегося композита.
Самовосстанавливаемый материал
На первый взгляд, все космические аппараты, не соприкасающиеся в вакууме с трением, могут работать практически вечно. Однако на самом деле их конструкции, особенно состоящие из композиционных материалов, постоянно испытывают комплексные воздействия, которые могут привести к их разрушению.
Но что, если бы космические аппараты могли сами восстанавливать свою структуру после обнаружения микротрещин? Эта невероятная идея вскоре может стать реальностью благодаря инженерам из швейцарской компании CompPair and CSEM и их коллегам из Com&Sens.
Они работают над проектом Cassandra для Европейского космического агентства, который заключается в интеграции сенсоров и нагревательных элементов в состав композиционного материала.
Трещины в композиционном материале
Вообще композиционные материалы, или композиты — очень хороший вариант для космических аппаратов. Они состоят из армирующего элемента, погруженного в матрицу, что позволяет совместить преимущества и того, и другого без их недостатков. Обычно это углеродные волокна в полимерной среде, что позволяет создавать очень легкие и прочные конструкции.
Однако рано или поздно в любом полимерном материале появляется микротрещина, которая начинает расти и в конечном итоге весь элемент разрушается. И именно эту проблему должен решить проект Cassandra. Подход заключается в том, что в композитный материал интегрируются не только армирующие элементы, но и сенсоры и металлическая сетка, по которой можно пустить электрический ток.
Идея достаточно проста. Если сенсоры почувствуют, что в элементе появились микротрещины, например, по изменению напряжений в нем, на нагревательные элементы подается ток, который расплавит материал, и тот закроет нарушение целостности.
Результаты исследований
Однако все это в теории. А на практике инженеры провели только первые испытания. Для них использовались разные образцы размером от 2х10 до 40х40 см. Повреждения наносились контролируемо, поскольку ученых в первую очередь интересовало, смогут ли сенсоры адекватно реагировать на них. Однако одновременно проверялась и стойкость к термоудару, то есть к резкому охлаждению.
В принципе все испытания можно считать удачными. Микротрещины были успешно ликвидированы. Однако инженеры не зря проверяли термическую стойкость. Они понимают, что по-настоящему технологию можно оценить только на реальной детали. Поэтому в следующий раз из них изготовят целый криогенный бак.
По материалам phys.org
