Neue Materialien könnten es bald ermöglichen, dass sich beschädigte elektronische Bauteile, etwa in Raumschiffen, selbst reparieren. Die kürzlich von Wissenschaftlern entwickelten Materialien können ihre eigenen mechanischen Schäden mit den elektrischen Ladungen reparieren, die durch die mechanische Einwirkung auf sie erzeugt werden.
Geräte, die wir täglich benutzen, gehen oft aufgrund mechanischer Beschädigungen kaputt und zwingen uns, sie entweder zu reparieren oder zu ersetzen. Dies verkürzt die Lebensdauer der Ausrüstung und erhöht die Wartungskosten. In vielen Fällen, wie bei Raumfahrzeugen, ist ein menschliches Eingreifen zur Restaurierung nicht möglich.
Unter Berücksichtigung dieser Notwendigkeiten haben Forscher des Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Kolkata in Zusammenarbeit mit IIT Kharagpur piezoelektrische Molekülkristalle entwickelt, die sich selbst von mechanischen Schäden reparieren, ohne dass externe Eingriffe erforderlich sind. Piezoelektrische Kristalle sind eine Klasse von Materialien, die Strom erzeugen, wenn sie einem mechanischen Aufprall ausgesetzt sind.
Die von den Wissenschaftlern entwickelten piezoelektrischen Moleküle, die als organische Bipyrazol-Kristalle bezeichnet werden, rekombinieren nach einem mechanischen Bruch ohne äußere Eingriffe und heilen in Millisekunden mit kristallographischer Präzision autonom.
In diesen molekularen Feststoffen erhalten die Bruchstücke aufgrund der einzigartigen Eigenschaft, bei mechanischer Einwirkung elektrische Ladungen zu erzeugen, an der Rissverbindung elektrische Ladungen, was zu einer Anziehung durch beschädigte Teile und einer präzisen autonomen Reparatur führt. Diese Forschung wird vom Ministerium für Wissenschaft und Wissenschaft unterstützt Technologie, GoI über das Swarnajayanti-Stipendium an CM Reddy und Forschungsstipendien des Science and Engineering Research Board (SERB) wurden in der Zeitschrift veröffentlicht "Wissenschaft" vor kurzem.
Diese Methodik wurde ursprünglich vom IISER Kolkata-Team unter der Leitung von Prof. C Malla Reddy entwickelt, einem Empfänger des Swarnajayanti-Stipendiums (2015) des Department of Science & Technology, GoI. Prof. Nirmalya Ghosh vom IISER Kolkata, Preisträger des GG Stokes Award 2021 der Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE), verwendete ein maßgeschneidertes, hochmodernes polarisationsmikroskopisches System, um die Perfektion der piezoelektrischen organischen Kristalle. Diese Materialien mit perfekter innerer Anordnung von Molekülen oder Ionen werden „Kristalle“ genannt, die in der Natur reichlich vorhanden sind.
Das Team des IIT Kharagpur, Prof. Bhanu Bhusan Khatua und Dr. Sumanta Karan, untersuchte die Leistungsfähigkeit der neuen Materialien zur Herstellung mechanischer Energiegewinnungsgeräte. Das Material kann Anwendung finden in High-End-Mikrochips, hochpräzise mechanische Sensoren, Aktuatoren, Mikrorobotik usw. Weitere Forschungen zu solchen Materialien können schließlich zur Entwicklung intelligenter Geräte führen, die Risse oder Kratzer selbst reparieren.
