Belangrijkste afhaalrestaurants
- Het groeiende gebied van zelfherstellende materialen kan op een dag gadgets betekenen die niet gerepareerd hoeven te worden.
- Onderzoekers hebben zelfherstellende nanokristallen bedacht die in halfgeleiders kunnen worden gebruikt.
- Australische onderzoekers hebben onlangs een manier aangetoond om 3D-geprint plastic te helpen zichzelf te genezen bij kamertemperatuur met alleen licht.
Vergeet kapotte onderdelen te vervangen, want op een dag kan je smartphone zichzelf misschien herstellen.
Onderzoekers zeggen dat ze zelfherstellende nanokristallen hebben ontdekt die in halfgeleiders kunnen worden gebruikt. De nanokristallen zijn gericht op zonnepanelen, maar kunnen een breed scala aan toepassingen in de elektronica hebben. Het maakt deel uit van een groeiende inspanning om materialen te vinden die zichzelf repareren om afval te verminderen.
"Gebruikers kunnen nu met de hand scheuren op voorheen ontoegankelijke circuits repareren", vertelde tech-expert Jonathan Tian aan Lifewire in een e-mailinterview. "Meestal, wanneer dergelijke breuken optreden, kan de hele chip (of zelfs het hele apparaat) worden weggegooid. Bovendien, door de levensduur van elektrische systemen te verlengen, zal zelfherstellende technologie de hoeveelheid elektronisch afval die in het milieu terechtkomt verminderen."
Genees jezelf
Hoewel zelfherstellende materialen misschien sciencefiction uit films als The Terminator of Spiderman lijken, worden ze werkelijkheid. Wetenschappers van het Israel Institute of Technology hebben onlangs milieuvriendelijke nanokristalhalfgeleiders ontwikkeld die in staat zijn tot zelfgenezing.
Het proces maakt gebruik van een groep materialen die dubbele perovskieten worden genoemd en die zelfherstellende eigenschappen vertonen nadat ze zijn beschadigd door de straling van een elektronenstraal. De perovskieten, voor het eerst ontdekt in 1839, hebben onlangs de aandacht van wetenschappers getrokken vanwege unieke elektro-optische eigenschappen die ze zeer efficiënt maken in energieconversie, ondanks goedkope productie. De perovskieten kunnen nuttig zijn in zonnecellen.
De perovskiet-nanodeeltjes werden in het laboratorium geproduceerd met behulp van een kort, eenvoudig proces waarbij het materiaal enkele minuten werd verwarmd. Een transmissie-elektronenmicroscoop veroorzaakte fouten en gaten in de nanokristallen.
De onderzoekers "zagen dat de gaten vrij binnen het nanokristal bewogen, maar vermeden de randen", schreef het team in een persbericht. "De onderzoekers ontwikkelden een code die tientallen video's analyseerde die met de elektronenmicroscoop waren gemaakt om de bewegingsdynamiek in het kristal te begrijpen. Ze ontdekten dat er gaten werden gevormd op het oppervlak van de nanodeeltjes, en verplaatsten zich vervolgens naar energetisch stabiele gebieden binnenin."
Groeiend veld
Het gebied van zelfherstellende materialen breidt zich snel uit. Australische onderzoekers hebben bijvoorbeeld onlangs een manier aangetoond om 3D-geprint plastic te helpen zichzelf te genezen bij kamertemperatuur met alleen licht. Het team van de Universiteit van New South Wales heeft aangetoond dat het toevoegen van een "speciaal poeder" aan de vloeibare hars die bij het drukproces wordt gebruikt, later kan helpen bij het maken van snelle en gemakkelijke reparaties als het materiaal zou breken.
Glanzende standaard LED-lampen kunnen het bedrukte plastic in ongeveer een uur repareren, wat een chemische reactie en samensmelting van de twee gebroken stukken veroorzaakt.
De onderzoekers beweren dat het hele proces het gerepareerde plastic nog sterker maakt dan voordat het beschadigd was. Het is te hopen dat de verdere ontwikkeling van de techniek in de toekomst zal helpen om het chemisch afval te verminderen.
"Op veel plaatsen waar je een polymeermateriaal gebruikt, kun je deze technologie gebruiken", zei Nathaniel Corrigan, een van de teamleden, in een persbericht. "Dus als een onderdeel defect raakt, kun je het materiaal repareren zonder het weg te gooien. Er is een duidelijk milieuvoordeel omdat je niet elke keer dat het kapot gaat een gloednieuw materiaal opnieuw hoeft te synthetiseren. We verhogen de levensduur van deze materialen, wat het plastic afval gaat verminderen."
Bram Vanderborght, professor aan de Vrije Universiteit Brussel in België, maakt deel uit van een team dat werkt aan zelfherstellende robotgrijpers. De grijpers maken gebruik van zelfherstellende polymeren en zijn bedoeld voor gebruik in omgevingen waar robots vaak beschadigd raken. "Maar deze technologie en ons werk hebben ook toepassingen die verder gaan dan de huidige toepassing," vertelde hij Lifewire in een e-mailinterview.
Zelfgenezende robots kunnen in de toekomst meer autonomie bieden.
"We kunnen vooruitgang verwachten bij het ontwikkelen van schadetolerante materiaalsystemen die elektronische en robotische functionaliteit ondersteunen", zei Tian. "Deze systemen kunnen materialen bevatten die schade kunnen detecteren, de gebeurtenis kunnen melden en de materiaaleigenschappen kunnen genezen of aanpassen om de schade te beperken en falen of toekomstige schade te voorkomen."
