خودترمیمی سریع کامپوزیت پلیمری با شبکه گرافن و حسگری آسیب

در خودروی برقی، قطعه های پلیمری در برابر ضربه، خراش و ترک های ریز آسیب می بینند و این آسیب ها به مرور، عمر و عملکرد قطعه را کم می کنند. پلیمرهای خودترمیم شونده معمولا برای ترمیم به گرمای بیرونی و زمان طولانی نیاز دارند، چون گرما از راه همرفت به آرامی در ماده پخش می شود. مقاله ای داوری شده که در ۳ نوامبر ۲۰۲۶ در ژورنال Advanced Composites and Hybrid Materials منتشر شد، راهی برای ترمیم سریع بدون گرمای بیرونی بررسی می کند: گرم کردن مستقیم ماده با عبور جریان برق از شبکه رسانای درون کامپوزیت.

پژوهشگران دانشگاه سونگ سیل، دانشگاه ملی هانبات و دانشگاه یونسی در کره جنوبی و دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو، کامپوزیتی از گرافن و پلی کاپرولاکتون عامل دارشده با یوریدوپیریمیدینون ساختند که به اختصار UBNP-G نامیده می شود. این پژوهش با حمایت وزارت تجارت، صنعت و انرژی کره و موسسه ارزیابی فناوری صنعتی کره انجام شد؛ در چارچوب طرحی برای سامانه گرمایش جعبه داشبورد خودروهای برقی. برهم کنش میان هندسه دوبعدی گرافن و پیوندهای فرامولکولی پویا در ماتریس پلیمر، شبکه ای رسانای جداشده در ماده می سازد؛ شبکه ای که به گزارش مقاله، رسانایی الکتریکی آن در مقدار پرکننده برابر، ۱۰۰ تا ۱۰٬۰۰۰ برابر بیشتر از کامپوزیت مشابه با نانولوله کربن است. شبیه سازی دینامیک مولکولی نیز برهم کنش متفاوت گرافن با پلیمر را که همین شبکه جداشده را می سازد، تایید می کند.

این شبکه رسانا دو کار هم زمان انجام می دهد. نخست، با پایش مقاومت الکتریکی کامپوزیت می توان آسیب سازه ای و بازگشت آن را اندازه گرفت؛ یعنی ماده هم زمان حسگر سلامت خود است. دوم، با عبور جریان برق از همین شبکه، ترمیم در حدود ۴۰ ثانیه انجام می شود؛ هم در دمای اتاق و هم در دماهای بسیار پایین، بدون نیاز به گرمای بیرونی.

این نتیجه، درباره یک ماده کامپوزیتی در مقیاس آزمایشگاهی است، نه آزمون یک قطعه نهایی خودرو؛ پس نباید با اثبات عملکرد قطعه خودترمیم شونده در خودرو اشتباه گرفته شود و کاربرد خودرویی آن به ساخت نمونه، آزمون های بیشتر و تجربه تولید نیاز دارد. با این حال، این مقاله نشان می دهد که می توان در یک کامپوزیت پلیمری، خودترمیمی سریع و حسگری آسیب را با هم داشت؛ ترکیبی که برای قطعه های پلیمری خودروی برقی اهمیت دارد.

منبع: Advanced Composites and Hybrid Materials (اشپرینگر، مقاله داوری شده)، ۳ نوامبر ۲۰۲۶، https://doi.org/10.1007/s42114-026-02143-5

مرضیه رهنورد آهن