Itseparantuvuutta

Itseparantuvuutta tarkoitetaan materiaalin tai järjestelmän ominaisuutta palautua vaurion jälkeen ja menettääminen tai heikentyminen palautua alkuperäiseen, toiminnalliseen tilaan ilman ulkoista väliintuloa. Kyky voi koskea mekaanisia ominaisuuksia, tiiviyttä, tiivistymää tai kokonaisvaltaista toimivuutta.

Yleisimmät mekanismit jaotellaan intrinsic- ja extrinsic-tyyppeihin. Intrinsic-self-healing perustuu materiaalin omiin, kestisiin tai dynaamisiin sidoksiin, joiden avulla vaurio sulkee tai korjaa itsensä: esimerkiksi dynaamiset kovalenttiset tai supramolekulaariset sidokset, hydrogenidin väliset voimat tai metalliatomien koordinaatiot. Extrinsic- eli ulkoiset mekanismit käyttävät kapseloituja paranemisaineita tai verisuoniverkostoja, jotka vapautuvat halkeaman muodostuessa ja polymeroivat tai kiteytyvät täyttääkseen halkeaman.

Sovellukset kattavat useita aloja. Polttopinnat ja polymeerit voivat hyödyntää sekä kapsellipohjaisia että intrinsisiä mekanismeja, jolloin ne palauttavat lujuutta, tiiviyttä tai vedenpitävyyttä. Betoni- ja rakennusmateriaalit kokevat self-healing -taitoja erityisesti bakteriaalisia tai kemiallisia parantajia käyttämällä; esimerkiksi persorautakiteitä sisältävät bakteerit tai kalkkikiteitä muodostavat sytk-satseja voivat täyttää halkeamia. Myös suoja- ja pinnoitekaasut, sekä elektroniikkakomponenttien pinnoitteet tutkitaan autonomisen paranemisen mahdollisuuksia.

Arviointi ja mittaus self-healing -kyvylle sisältää paranemisnopeuden ja paranemistehon mittaamisen: esimerkiksi rikottujen näytteiden palautuvan lujuuden tai tiiviyden osasuureita, sekä halkeamien sulkeutumisen seuraamista. Paranemisen kesto, useiden vaurioiden toistuvaisuus sekä ympäristöolosuhteiden vaikutukset ovat keskeisiä tekijöitä.

Historiallisesti itseparantuvuus sai laajemman huomion 1990–luvuilla, ja siitä on kehittynyt monitieteinen tutkimusalue, jossa tavoitteena on kehittää kestäviä, luotettavia ja kustannustehokkaita paranemisjärjestelmiä moniin käyttökohteisiin.