如果裂缝可以自我修复并防止飞机事故,那会怎么样?一位研究人员正在使这成为可能
UPES高级工程学院的高级副教授Sravendra Rana博士正在开发能够自动修复并有助于防止飞机事故的材料。飞机安全方面的这一突破可能会改变航空业的游戏规则
一架飞机起飞后,其中一个部件在半空中出现了裂缝。这种未经处理的裂缝会随着时间的推移而加深,并引起安全问题,使数百人的生命处于危险之中。因此,飞机必须紧急降落。
如果,在受到伤害的那一刻,裂缝不仅不再加深,而且还能像生物体的组织一样自我愈合呢?高级副教授UPES高级工程学院Sravendra Rana博士正在将这一概念变为现实。
20多年来,研究人员一直在尝试制造能够自主修复或通过热、光或压力等外部刺激修复的材料。然而,用于制造这些材料的催化剂的稳定性、加工和成本仍然是一个挑战。
Rana博士解释说:“使材料自我修复成为可能的催化剂既昂贵又有毒。在航空航天工业工作的人患有严重的健康问题;开始这段旅程的一些人死于癌症。因此,我的目标是使用生物分子,这些生物分子来源于天然存在的物质,如蓖麻油。这些材料可以防止飞机裂缝变深,同时修复裂缝。”
这项创新提高了飞机的可用性,因为它可以自我修复,随时准备就绪,提高了飞机的安全性、生产率和寿命。他说:“甚至这些材料的回收也更容易了,因为以前的材料有10-15年的寿命,但由于其愈合性,它们的寿命更长了,因此推迟了浪费。”
自修复复合材料可以降低飞机的维修成本,并为航空部门提供动力。它们将需要最少的维护,并且有能力修复自己的微裂缝和断裂,从而提供了昂贵的人工测试和修复的替代方案。这种材料还可以修复高速被太空碎片击中的飞机。
拉纳博士说,在印度,他是最早使用Vitrimer的人之一。Vitrimer是一种能够在低温下自我修复和形状再加工的聚合物材料。“考虑到热固性聚合物产品中大量不可回收的废物,Vitrimer概念的潜力非常有吸引力,它满足了最近不断增长的需求,即制造具有高效可回收性的聚合物,同时减少二氧化碳排放和石油资源消耗。Vitrimer是未来,”他强调。
这项研究是由印度政府科技部下属的一个法定机构科学与工程研究委员会(塞尔维亚)资助的。2017年,Rana博士获得了550万卢比的资助,继续他在自我修复材料方面的工作。此外,塞尔维亚还在2021年拨款240万卢比,以继续他在Vitrimers方面的工作。
Rana博士来自北方邦的密鲁特,他在那里完成了硕士学位。为了获得博士学位,他搬到了韩国首尔,在那里他研究形状记忆聚合物——一种能够在暂时变形后恢复原始形状的聚合物智能材料。
那次经历改变了他的生活,他意识到他想成为一名教授,继续他的研究,以解决他所在领域的问题。在韩国获得博士学位后,他前往新加坡南洋理工大学(NTU)工作了两年。他渴望了解更多关于先进材料的知识,于是他去了德国的马丁·路德大学(Martin Luther University),在那里从事欧盟项目的工作。之后,他来到UPES,在那里他指导了几位学生的研究之旅。