مواد خودترمیم

واژه خودترمیم شوندگی در علم مواد یعنی بازیابی خودبه خود خواص اولیه ماده پس از تخریب ماده توسط عامل خارجی.
این اصطلاح به صورت تئوریک چنین تعریف شده است: سیستم موادی که بتواند تنها در معرض حمله عامل تخریبی، عوامل ترمیم کننده آزاد کند، به صورتی که انسجام فیزیکی و استحکام مکانیکی خود را پس از تخریب بازیابد و در عین حال آن را از فروشست و تبادل یونی حفاظت نماید.
به این مواد هوشمند در اصطلاح Self - Repairing , Self - Healing , Autonomic - Healing یا Autonomic - Repairing گفته می شود.
مواد خود اصلاح شونده به موادی گفته می شود که به صورت جزئی یا کامل آسیب وارده به خودشان مثل ترک را بهبود می بخشد و انتظار می رود که خواص اصلی آن ها حفظ شود. [ ۱]
مواد خود ترمیم شونده به عنوان دسته ای از مواد هوشمند مطرح شده اند که به صورت خودکار، آسیب سطحی یا درونی آن ها ترمیم می شود.
یکی از مهمترین خصوصیات برجسته مواد بیولوژیکی، توانایی خود اصلاح شوندگی و بازیابی عملکرد به محض اعمال آسیب توسط بارهای مکانیکی خارجی است. در طبیعت، خود اصلاح شوندگی در سطح مولکول های مجزا مانند ترمیم DNA یا در سطح میکروسکوپی مانند ترمیم استخوان های شکسته، بستن و ترمیم آسیب های وارده به رگ های خونی و ترمیم یک برش کوچک روی انگشت، اتفاق می افتد. اما مواد ساخت بشر عموماً این توانایی ترمیم را دارا نیست. [ ۲]
پلیمرهای شکننده و کامپوزیتهای ساختاری که از آن ها تشکیل می شود وقتی در معرض بارگذاری ترمومکانیکی پی در پی قرار می گیرد، مستعد ایجاد میکرو ترک ها است. برای کامپوزیتهای ساختاری، این میکرو ترک های زمینه به هم می پیوندد و باعث سایر خرابی ها مثل جدا شدن فیبر از زمینه و لایه لایه ای شدن آن می شود. تشخیص و در مرحله بعد ترمیم این آسیب ها، اغلب مشکل است زیرا اغلب این آسیب ها، در عمق سازه رخ می دهد و با پیشروی این آسیب ها، درنهایت یک پارچگی سازه به خطر می افتد. [ ۳]
بنابراین طراحی مواد مهندسی بر اساس دو الگوی "جلوگیری از آسیب" و "مدیریت آسیب" صورت می گیرد. [ ۲]
در این راستا، مواد خود اصلاح شونده دارای قابلیت های گسترده ای، خصوصاً برای کاربردهای ایمن در دراز مدت در نواحی غیرقابل دسترس است.
استراتژی ها و رویکردهای مختلفی برای طراحی مواد خود اصلاح شونده در دسته های مختلف مواد مهندسی، مورد بررسی قرارگرفته است. این مواد دارای خصوصیات ذاتی متفاوتی است؛ با این حال، برای همهٔ آن ها اصلاح خود به خودی بر اساس اصول مشترکی است. پیشنیاز اصلاح خود به خودی یک آسیب ( مکانیکی ) ، تشکیل یک فاز متحرک است که ترک موجود را ببندد ( شکل ۲ ) . اگر آسیبی روی ماده ایجاد شود ( شکل ۱الف و ب ) یک ترک به وجود می آید. ترمیم خود به خودی در سطح میکروسکوپی تا ماکروسکوپی اتفاق می افتد. در ابتدا با بروز آسیب، به صورت خود به خودی یا به وسیله یک محرک خارجی، تشکیل فاز متحرک ( شکل ۲پ ) تحریک می شود. سپس به دلیل انتقال مستقیم جرم به سمت محل آسیب و متعاقباً واکنش اصلاح موضعی، به تدریج آسیب از بین می رود ( شکل ۲ت ) لازم است ذکر شود که اتصال مجدد صفحات ترک با برهم کنش های فیزیکی یا پیوندهای شیمیایی صورت می گیرد. پس از ترمیم آسیب، مادهٔ متحرک قبلی مجدداً ثابت می شود و بازیابی کامل خصوصیات مکانیکی حاصل می شود ( شکل ۱ث ) این اصل کلی، محدود به یک دستهٔ خاص از مواد نیست و با توجه به خواص مواد مختلف، دمای مورد نیاز برای شروع فرایند متفاوت خواهد بود. به عنوان مثال دمای محیط برای بتن دمای پایین ( کمتر از ۱۲۰ درجهی سانتیگراد ) برای پلیمرها ( و کامپوزیت های آنها ) دمای بالا برای فلزات ( کمتر از ۶۰۰درجه سانتیگراد ) و سرامیک ها ( بیشتر از ۱۸۰۰ درجه سانتیگراد ) مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین، ابعاد آسیبی که می تواند ترمیم شود با توجه به ابعاد نمونه و تعداد گونه های انتقال یافته متفاوت است. [ ۲]