Istället för att kasta bort dina trasiga stövlar eller spruckna leksaker, varför inte låta dem fixa sig själva? Forskare vid University of Southern California Viterbi School of Engineering har utvecklat 3D-tryckta gummimaterial som kan göra just det.

Biträdande professor Qiming Wang arbetar i världen av 3D-tryckta material, skapa nya funktioner för en mängd olika ändamål, från flexibel elektronik till ljudkontroll. Nu, arbeta med Viterbi -studenter Kunhao Yu, Ett Xin, och Haixu Du, och University of Connecticut biträdande professor Ying Li, de har tillverkat ett nytt material som kan tillverkas snabbt och kan reparera sig själv om det går sönder eller punkteras. Detta material kan förändra spelet för branscher som skor, däck, mjuk robotik, och till och med elektronik, minskar tillverkningstiden samtidigt som produktens hållbarhet och livslängd ökar.

Materialet tillverkas med en 3D-tryckmetod som använder fotopolymerisation. Denna process använder ljus för att stelna ett flytande harts i önskad form eller geometri. För att göra det självläkbart, de fick dyka in lite djupare i kemin bakom materialet.

Fotopolymerisation uppnås genom en reaktion med en viss kemisk grupp som kallas tioler. Genom att tillsätta en oxidator till ekvationen, tioler omvandlas till en annan grupp som kallas disulfider. Det är disulfidgruppen som kan reformera när den bryts, vilket leder till den självläkande förmågan. Att hitta rätt förhållande mellan dessa två grupper var nyckeln till att låsa upp materialens unika egenskaper.

"När vi gradvis ökar oxidationsmedlet, det självläkande beteendet blir starkare, men fotopolymerisationsbeteendet blir svagare, "förklarade Wang." Det finns konkurrens mellan dessa två beteenden. Och så småningom hittade vi förhållandet som kan möjliggöra både hög självläkning och relativt snabb fotopolymerisering. "

På bara 5 sekunder, de kan skriva ut en 17,5 millimeter kvadrat, färdiga hela objekt på cirka 20 minuter som kan reparera sig själva på bara några timmar. I deras studie, publicerad i NPG Asia Materials , de visar sitt material förmåga på en rad produkter, inklusive en skokudde, en mjuk robot, en flerfasskomposit, och en elektronisk sensor.

Efter att ha skurits på mitten, på bara två timmar vid 60 grader Celsius (fyra för elektroniken på grund av kolet som används för att överföra elektricitet) läkte de helt, behåller sin styrka och funktion. Reparationstiden kan minskas bara genom att höja temperaturen.

"Vi visar faktiskt att under olika temperaturer - från 40 grader Celsius till 60 grader Celsius - kan materialet läka till nästan 100 procent, "sa Yu, som var första författare till studien och studerar konstruktionsteknik. "Genom att ändra temperaturen, vi kan manipulera läkningshastigheten, även vid rumstemperatur kan materialet fortfarande läka sig själv "

Efter erövring av 3D-utskrivbara mjuka material, de arbetar nu med att utveckla olika självläkbara material längs en rad styvheter, från det nuvarande mjuka gummit, till hård hårdplast. Dessa kan användas för bildelar, kompositmaterial, och till och med kroppspansar.