Articles

Öngyógyító anyag

by admin

a múlt században a polimerek olyan termékek alapanyagává váltak a mindennapi életben, mint a műanyagok, gumik, filmek, szálak vagy festékek. Ez a hatalmas kereslet arra kényszerítette, hogy növeljék a megbízhatóság és a maximális élettartam, és egy új tervezési osztály a polimer anyagok, amelyek képesek helyreállítani a funkcionalitás után sérülés vagy fáradtság tervezték. Ezek a polimer anyagok két különböző csoportra oszthatók az öngyógyító mechanizmus megközelítése alapján: belső vagy külső.Az autonóm öngyógyító polimerek háromlépcsős folyamatot követnek, amely nagyon hasonló a biológiai válaszhoz. Sérülés esetén az első válasz a kioldás vagy a működtetés, amely szinte azonnal a sérülés után következik be. A második válasz az anyagok szállítása az érintett területre, ami szintén nagyon gyorsan megtörténik. A harmadik válasz a kémiai javítási folyamat. Ez a folyamat a meglévő gyógyító mechanizmus típusától függően különbözik (például polimerizáció, összefonódás, reverzibilis térhálósítás). Ezek az anyagok három mechanizmus szerint osztályozhatók (kapszula-alapú, vaszkuláris alapú és intrinsic), amelyek időrendben korrelálhatók négy generáción keresztül. Bár bizonyos szempontból hasonlóak, ezek a mechanizmusok abban különböznek egymástól, hogy a válasz rejtve van vagy megakadályozható, amíg a tényleges kár fennáll.

Polymer breakdownEdit

molekuláris szempontból a hagyományos polimerek a szigma kötések hasításával mechanikai igénybevételnek teszik ki magukat. Míg az újabb polimerek más módon is hozhatnak, a hagyományos polimerek általában homolitikus vagy heterolitikus kötés hasítás. A polimer hozamát meghatározó tényezők a következők: a stressz típusa, a polimerben rejlő kémiai tulajdonságok, a szolvatáció szintje és típusa, valamint a hőmérséklet.Makromolekuláris szempontból a stressz által kiváltott károsodás molekuláris szinten nagyobb mértékű károsodáshoz vezet, amelyet mikrotöréseknek neveznek. Mikrorepedés alakul ki, ahol a szomszédos polimer láncok közvetlen közelében megsérültek, ami végül a szál egészének gyengüléséhez vezetett.

Homolitikus kötés hasításaedit

1.séma. Poli(metil-metakrilát) (PMMA) homolitikus hasítása.

megfigyelték, hogy a polimerek homolitikus kötéshasításon mennek keresztül radikális riporterek, például DPPH (2,2-difenil-1-pikrilhidrazil) és PMNB (pentametilnitroszobenzol) alkalmazásával.) Amikor egy kötést homolitikusan hasítanak, két radikális faj képződik, amelyek rekombinálódhatnak a károk helyrehozása érdekében, vagy más homolitikus hasításokat kezdeményezhetnek, amelyek viszont további károkhoz vezethetnek.

Heterolitikus kötés hasításaedit

2.séma. Polietilénglikol heterolitikus hasítása.

polimereket is megfigyeltek heterolitikus kötés hasítás izotóp címkézési kísérletekkel. Amikor egy kötés heterolitikusan hasad, kationos és anionos Fajok képződnek, amelyek viszont rekombinálódhatnak a károk helyreállítása érdekében, oldószerrel leállíthatók, vagy destruktív módon reagálhatnak a közeli polimerekkel.

reverzibilis kötés hasadás

egyes polimerek atipikus, reverzibilis módon mechanikai igénybevételnek teszik ki magukat. A Diels-éger alapú polimerek reverzibilis cikloaddíción mennek keresztül, ahol a mechanikai stressz két szigma kötést hasít a retro Diels-Alder reakció. Ez a stressz további pi-kötésű elektronokat eredményez, szemben a radikális vagy töltött részekkel.

szupramolekuláris lebontás

a szupramolekuláris polimerek monomerekből állnak, amelyek nem kovalens kölcsönhatásban vannak. A közös kölcsönhatások közé tartozik a hidrogénkötések, a fémkoordináció és a van der Waals-erők. A szupramolekuláris polimerek mechanikai igénybevétele ezeknek a specifikus nem kovalens kölcsönhatásoknak a megszakadását okozza, ami monomer elválasztáshoz és polimer lebontáshoz vezet.

belső polimer alapú rendszerekszerkesztés

a belső rendszerekben az anyag eredendően képes helyreállítani integritását. Míg a külső megközelítések általában autonómak, a belső rendszerek gyakran külső kiváltó okot igényelnek a gyógyuláshoz (például termomechanikai, elektromos, foto-ingerek stb.). Meg lehet különböztetni az 5 fő belső öngyógyító stratégiát. Az első reverzibilis reakciókon alapul, a legszélesebb körben alkalmazott reakciós séma pedig a Diels-Alder (DA) és a retro-Diels-Alder (rDA) reakciókon alapul. Egy másik stratégia az olvasztható hőre lágyuló adalékanyagok beépítésével éri el a hőre keményedő mátrixok öngyógyulását. A hőmérsékleti trigger lehetővé teszi a hőre lágyuló adalékok repedésekké történő rediszpertálását, ami mechanikus reteszelést eredményez. A dinamikus szupramolekuláris kötéseken vagy ionomereken alapuló polimer reteszelések egy harmadik és negyedik sémát képviselnek. Az érintett szupramolekuláris kölcsönhatások és ionomer klaszterek általában reverzibilisek és reverzibilis keresztkötésekként működnek, így a polimereket öngyógyító képességgel látják el. Végül egy alternatív módszer a belső öngyógyulás elérésére a molekuláris diffúzión alapul.

reverzibilis kötésalapú polymersEdit

a reverzibilis rendszerek olyan polimer rendszerek, amelyek visszatérhetnek a kezdeti állapotba, függetlenül attól, hogy monomer, oligomer vagy nem térhálósított. Mivel a polimer normál állapotban stabil, a reverzibilis folyamathoz általában külső ingerre van szükség. Egy reverzibilis gyógyító polimer esetében, ha az anyag megsérül olyan eszközökkel, mint a melegítés, és visszaáll az alkotórészeire, akkor a polimerizáláshoz használt eredeti állapot alkalmazásával megjavítható vagy “meggyógyítható” polimer formájává.

kovalens kötésképződésen és törésen alapuló polimer rendszerek

Diels-Alder és retro-Diels-AlderEdit

a reverzibilis gyógyító polimerek példái közül a Diels-Alder (DA) reakció és annak retro-Diels-Alder (RDA) analógja nagyon ígéretesnek tűnik termikus reverzibilitása miatt. Általában a funkciós csoportokat tartalmazó monomer, mint például a furán vagy a maleimid, két szén-szén kötést képez egy meghatározott módon, és a polimert DA reakcióval építi fel. Ez a polimer hevítéskor RDA reakció útján bomlik eredeti monomer egységeire, majd hűtéskor vagy bármilyen más körülmények között megreformálja a polimert, amelyeket eredetileg a polimer előállításához használtak. Az elmúlt néhány évtizedben kétféle reverzibilis polimert tanulmányoztak: (i) polimerek, ahol a medálcsoportok, például a furán-vagy maleimidcsoportok egymást követő DA kapcsolási reakciókon keresztül keresztkötnek; (ii) polimerek, ahol a multifunkcionális monomerek egymást követő DA kapcsolási reakciók révén kapcsolódnak egymáshoz.

térhálósított polimerekszerkesztés

ebben a típusú polimerben a polimer a lineáris hőre lágyuló műanyagokból származó medálcsoportok térhálósításával képződik. Például Saegusa et al. kimutatták a módosított poli(N-acetil-etilénimin)s reverzibilis térhálósodását, amely maleimidet vagy furankarbonil függő moiditásokat tartalmaz. A reakciót a 3.reakcióvázlat mutatja. A két komplementer polimert összekeverve a furán és maleimid egységek DA reakciójával szobahőmérsékleten erősen térhálósított anyagot hoztak létre, mivel a térhálósított polimer termodinamikailag stabilabb, mint az egyes kiindulási anyagok. Amikor azonban a polimert poláros oldószerben két órán át 80ccc-re melegítjük, két monomert RDA reakcióval regeneráltunk, jelezve a polimerek törését. Ez azért volt lehetséges, mert a fűtési energia elegendő energiát biztosított Ahhoz, hogy áthaladjon az energiagáton, és a két monomert eredményezi. A két kiindulási monomert vagy sérült polimert 7 napon át szobahőmérsékletre hűtve meggyógyult és megreformálta a polimert.

3.séma. Reverzibilis polimer térhálósítás Diels-Alder cikloaddíciós reakcióval furán és maleimid között.

a reverzibilis DA/RDA reakció nem korlátozódik a furán-meleimidek alapú polimerekre, amint azt Schiraldi et al. Kimutatták a függő antracéncsoportot hordozó polimerek reverzibilis térhálósodását maleimidekkel. A reverzibilis reakció azonban csak részben következett be 250-re történő hevítéskor 6CC a Versengő bomlási reakció miatt.

multifunkcionális monomerek polimerizációja

ezekben a rendszerekben a DA reakció magában a gerincben megy végbe a polimer felépítéséhez, nem pedig linkként. A Da-step-growth furan-maleimid alapú polimer (3m4f) polimerizációs és gyógyulási folyamatait fűtési/hűtési ciklusoknak vetették alá. A trisz-maleimid (3m) és a tetra-furán (4F) da reakcióval polimert képezett, majd 120 MHz-re hevítve RDA reakcióval polimerizálódott, ami a kiindulási anyagokat eredményezte. Az ezt követő 90-120 C-ra történő hevítés és szobahőmérsékletre történő hűtés meggyógyította a polimert, beavatkozással részben helyreállítva mechanikai tulajdonságait. A reakciót a 4. séma mutatja.

4.séma. Reverzibilis, erősen térhálós furán-maleimid alapú polimer hálózat.

tiol alapú polimerekszerkesztés

a tiol alapú polimerek diszulfidkötésekkel rendelkeznek, amelyek reverzibilisen térhálósíthatók oxidáció és redukció révén. Redukáló állapotban a polimerben lévő diszulfid (SS) hidak megszakadnak, és monomereket eredményeznek, oxidáló állapotban azonban az egyes monomerek tioljai (SH) képezik a diszulfidkötést, keresztkötve a kiindulási anyagokat a polimer kialakításához. Chujo et al. kimutatták a tiol alapú reverzibilis térhálósított polimert poli(N-acetil-etilénimin) alkalmazásával. (5. séma)

5.séma. Reverzibilis polimer térhálósítás diszulfid hidakkal.

Poli(karbamid-uretán)Szerkesztés

a lágy poli(karbamid-uretán) hálózat a metatézis reakció aromás diszulfidokban, hogy szobahőmérsékletű öngyógyító tulajdonságokat biztosítson, külső katalizátorok nélkül. Ez a kémiai reakció természetesen képes szobahőmérsékleten kovalens kötéseket létrehozni, lehetővé téve a polimer önálló gyógyulását külső energiaforrás nélkül. Szobahőmérsékleten pihentetve az anyag mindössze két óra elteltével 80% – os hatékonysággal, 97% – kal pedig 24% – kal javította magát hours.In 2014 egy poliurea elasztomer alapú anyagról kimutatták, hogy öngyógyító, kettévágás után összeolvad, katalizátorok vagy más vegyi anyagok hozzáadása nélkül. Az anyag olcsó, kereskedelemben kapható vegyületeket is tartalmaz. Az elasztomer molekulákat megcsípték, így a köztük lévő kötések hosszabbak lettek. A kapott molekulákat könnyebb egymástól elválasztani, és szobahőmérsékleten jobban képesek újracsatlakozni szinte azonos erővel. A rebonding megismételhető. A rugalmas, öngyógyító festékek és egyéb bevonatok a közelmúltban egy lépéssel közelebb kerültek a közös használathoz, köszönhetően az Illinoisi Egyetemen végzett kutatásoknak. A tudósok az “off-the-shelf” komponenseket használták egy olyan polimer létrehozására, amely kettévágás után újra összeolvad, katalizátorok vagy más vegyi anyagok hozzáadása nélkül.

a karbamid-uretán polimerek üveges átmeneti hőmérséklete 273 K alatt van, ezért szobahőmérsékleten gélek, szakítószilárdságuk alacsony. A szakítószilárdság optimalizálása érdekében meg kell növelni a reverzibilis kötési energiát, vagy a polimer hosszát a kovalens vagy mechanikus reteszelés mértékének növelése érdekében. A polimer hosszának növelése azonban gátolja a mobilitást, és ezáltal rontja a polimerek re-reverzibilis kötési képességét. Így minden polimerhossznál optimális reverzibilis kötési energia létezik.

VitrimersEdit

A Vitrimerek a polimerek egy részhalmaza, amelyek áthidalják a hőre lágyuló műanyagok és a hőre keményedő műanyagok közötti szakadékot. A dinamikus kovalens adaptálható hálózatokon belüli disszociatív és asszociatív cserétől való függőségük lehetővé teszi a különféle kémiai rendszerek elérését, amelyek lehetővé teszik mechanikusan robusztus anyagok szintézisét, amelyek sokszor újrafeldolgozhatók, miközben megőrzik szerkezeti tulajdonságaikat és mechanikai szilárdságukat. Ezeknek az anyagoknak az öngyógyító aspektusa a térhálósított Fajok kötéscseréjének köszönhető, mint az alkalmazott külső ingerekre, például a hőre adott válasz. A disszociatív csere az a folyamat, amelynek során a keresztkötések megszakadnak a térhálósító Fajok rekombinációja előtt, ezáltal visszanyerve a térhálós sűrűséget a csere után. A disszociatív csere példái közé tartoznak a reverzibilis periciklikus reakciók, nukleofil transzalkilációés aminális transzamináció. Az asszociatív csere magában foglalja a szubsztitúciós reakciót egy meglévő térhálósodással, valamint a térhálósodások megtartását a csere során. Az asszociatív csere példái közé tartozik az átészterezés, a vinilogos uretánok transzaminálása, valamint a diketoneaminok transzaminálása. A nanoméretű morfológiával rendelkező vitrimereket a blokk-kopolimer vitrimerek alkalmazásával tanulmányozzák a statisztikai kopolimer analógokkal összehasonlítva, hogy megértsék az önszerelés hatását az árfolyamokra, viszkoelasztikus tulajdonságokés újrafeldolgozhatóság. Az újrahasznosításon kívül a vitrimer anyagok ígéretesek az orvostudományban, például az öngyógyítható bioepoxiban és az öngyógyító elektronikus képernyőkben történő alkalmazásokban. Míg ezek a polimer rendszerek még gyerekcipőben járnak, a következő jövőben kereskedelmi szempontból releváns, újrahasznosítható anyagok előállítására szolgálnak, mindaddig, amíg több munkát végeznek ezeknek a kémiai rendszereknek a kereskedelmi szempontból releváns monomerekhez és polimerekhez való igazítása, valamint az anyagtulajdonságok jobb mechanikai vizsgálatának és megértésének fejlesztése ezen anyagok élettartama alatt (azaz az újrafeldolgozás utáni ciklusok).

kopolimerek van der Waals-erővel

Ha a van der Waals-erők mechanikai sérülésre gyakorolt perturbációja energetikailag kedvezőtlen, az interdigitált váltakozó vagy véletlenszerű kopolimer motívumok energetikailag kedvezőbb állapotba gyógyulnak külső beavatkozás nélkül. Ez az öngyógyító viselkedés egy viszonylag szűk összetételi tartományon belül történik, amely egy viszkoelasztikus reakciótól függ, amely energetikailag elősegíti az önvisszanyerést a lánc elválasztásakor, a szomszédos láncok ‘kulcs-zár’ asszociációinak köszönhetően. Lényegében a Van der Waals-erők stabilizálják a szomszédos kopolimereket, ami tükröződik a fokozott kohéziós energia sűrűségben (CED) értékek. Városi stb. bemutatja, hogy a váltakozó vagy véletlenszerű poli(metil-metakrilát-alt-ran-n-butil-akrilát) (p(MMA-alt-ran-nBA)) kopolimerek indukált dipól kölcsönhatásai az irányított van der Waals-erők miatt fokozhatják az összefonódott és egymás melletti kopolimer láncok egyensúlyi CED-jét (cedeq).

Extrinsic polymer-based systemsEdit

az extrinsic rendszerekben a gyógyító vegyi anyagokat mikrokapszulákban vagy érhálózatokban választják el a környező polimertől, amelyek anyagi károsodás/repedés után felszabadítják tartalmukat a repedés síkjába, reagálva és lehetővé téve az anyagi funkciók helyreállítását.Ezeket a rendszereket tovább lehet osztani több kategóriába. Míg a kapszula alapú polimerek kis kapszulákban kötik le a gyógyító szereket, amelyek csak akkor szabadítják fel a szereket, ha azok megrepednek, addig az érrendszeri öngyógyító anyagok kapilláris típusú üreges csatornákban kötik össze a gyógyító anyagot, amelyek egy dimenzióban, két dimenzióban vagy három dimenzióban összekapcsolhatók. Miután az egyik ilyen kapilláris megsérült,a hálózatot egy külső forrás vagy egy másik, nem sérült csatorna töltheti fel. A belső öngyógyító anyagoknak nincs elkülönített gyógyító szerük, ehelyett látens öngyógyító funkcióval rendelkeznek, amelyet károsodás vagy külső inger vált ki. A külső öngyógyító anyagok 100% feletti gyógyulási hatékonyságot érhetnek el, még akkor is, ha a károsodás nagy.

Microcapsule healingEdit

a Kapszulaalapú rendszerek közös jellemzője, hogy a gyógyító szereket megfelelő mikrostruktúrákba kapszulázzák, amelyek repedéskor megrepednek, és nyomon követési folyamathoz vezetnek az anyagok tulajdonságainak helyreállítása érdekében. Ha a kapszula falai túl vastagok, akkor a repedés közeledtével nem törhetnek meg, de ha túl vékonyak, megrepedhetnek prematurely.In annak érdekében, hogy ez a folyamat szobahőmérsékleten történjen, és hogy a reagensek monomer állapotban maradjanak a kapszulában, katalizátort is beágyaznak a hőre keményedő anyagba. A katalizátor csökkenti a reakció energiagátját, és lehetővé teszi a monomer polimerizálását hő hozzáadása nélkül. A monomer és a katalizátor körüli (gyakran viaszból készült) kapszulák fontosak az elválasztás fenntartásához, amíg a repedés megkönnyíti a reaction.In a kapszula-katalizátor rendszer, a kapszulázott gyógyítószer felszabadul a polimer mátrixba, és reagál a mátrixban már jelen lévő katalizátorral.Sok kihívás van az ilyen típusú anyagok tervezésében. Először is, a katalizátor reaktivitását még a viaszba zárás után is fenn kell tartani. Ezenkívül a monomernek elegendő sebességgel kell áramlania (elég alacsony viszkozitással kell rendelkeznie) ahhoz, hogy a teljes repedést ellepje, mielőtt polimerizálódna, különben a teljes gyógyulási képesség nem érhető el. Végül a katalizátornak gyorsan fel kell oldódnia a monomerbe, hogy hatékonyan reagáljon, és megakadályozza a repedés továbbterjedését.

6.séma. Ezt a folyamatot diciklopentadiénnel (dcpd) és Grubbs katalizátorával (benzilidén-bisz(triciklohexilfoszfin) – diklór-ruténium) igazolták. Mind a DCPD, mind a Grubbs katalizátora epoxigyanta. A monomer önmagában viszonylag nem reagál, polimerizáció nem történik meg. Amikor egy mikrorepedés eléri mind a dcpd-t tartalmazó kapszulát, mind a katalizátort, a monomer felszabadul a maghéj mikrokapszulájából, és érintkezésbe kerül a kitett katalizátorral, amelyen a monomer gyűrűnyitási metatézis polimerizáción (ROMP) megy keresztül. A monomer metatézis reakciója magában foglalja a két kettős kötés elválasztását az új kötések javára. A katalizátor jelenléte lehetővé teszi az energiagát (aktiválási energia) csökkentését, és a polimerizációs reakció szobahőmérsékleten folytatódhat. A kapott polimer lehetővé teszi, hogy az epoxi kompozit anyag visszanyerje korábbi szilárdságának 67% – át.

a Grubbs katalizátor jó választás az ilyen típusú rendszerekhez, mivel érzéketlen a levegőre és a vízre, ezért elég robusztus ahhoz, hogy fenntartsa az anyag reakcióképességét. Az élő katalizátor használata fontos a többszörös gyógyító tevékenységek elősegítéséhez. A legnagyobb hátránya a költség. Kimutatták, hogy több katalizátor használata közvetlenül a magasabb fokú gyógyulásnak felel meg. A ruténium meglehetősen költséges, ami nem praktikus kereskedelmi alkalmazásokhoz.

1.ábra. A repedés terjedésének ábrázolása mikrokapszulába ágyazott anyagon keresztül. A Monomer mikrokapszulákat rózsaszín körök, a katalizátort lila pontok mutatják.

ezzel szemben a multikapszulásrendszerekben mind a katalizátor, mind a gyógyítószer különböző kapszulákba van kapszulázva. Egy harmadik, látens funkcionalitásnak nevezett rendszerben egy gyógyító szer van kapszulázva, amely reakcióba léphet a mátrixban jelen lévő polimerizátor komponenssel maradék reaktív funkciók formájában. Az utolsó megközelítésben (fázisszétválasztás) vagy a gyógyítószert, vagy a polimerizátort fázis-elválasztjuk a mátrix anyagában.

vascularis approachesEdit

ugyanezek a stratégiák alkalmazhatók 1D, 2D és 3D vascularis rendszerekben is.

üreges cső approachEdit

az első módszernél törékeny üvegkapillárisok vagy szálak vannak beágyazva egy kompozit anyagba. (Megjegyzés: Ez már általánosan alkalmazott gyakorlat az anyagok megerősítésére. Lásd szálerősítésű műanyag.) A kapott porózus hálózatot monomerrel töltjük meg. Amikor a rendszeres használat során az anyag károsodik, a csövek is megrepednek, és a monomer felszabadul a repedésekbe. Más, keményítőszert tartalmazó csövek szintén megrepednek és összekeverednek a monomerrel, aminek következtében a repedés meggyógyul. Sok dolgot kell figyelembe venni, amikor üreges csöveket vezetünk be kristályos szerkezetbe. Először is figyelembe kell venni, hogy a létrehozott csatornák veszélyeztethetik az anyag teherbíró képességét a teherhordó anyag eltávolítása miatt. Ezenkívül a csatorna átmérője, az elágazás mértéke, az elágazási pontok elhelyezkedése és a csatorna tájolása néhány fő szempont, amelyet figyelembe kell venni az anyagon belüli mikrocsatornák felépítésekor. Azok az anyagok, amelyeknek nem kell ellenállniuk a sok mechanikai igénybevételnek, de öngyógyító tulajdonságokat akarnak, több mikrocsatornát vezethetnek be, mint azok az anyagok, amelyeket teherbírásnak szánnak. Kétféle üreges cső létezik: különálló csatornák és összekapcsolt csatornák.

diszkrét csatornák

A diszkrét csatornák az anyag felépítésétől függetlenül építhetők, és az anyag egészében egy tömbben helyezkednek el. Ezeknek a mikrocsatornáknak a létrehozásakor az egyik fő szempont, amelyet figyelembe kell venni, hogy minél közelebb vannak a csövek egymáshoz, annál kisebb lesz az erő, de annál hatékonyabb lesz a visszanyerés. A szendvicsszerkezet egyfajta diszkrét csatorna, amely az anyag közepén lévő csövekből áll, és középen kifelé gyógyul. A szendvicsszerkezetek merevsége magas, így vonzó lehetőség a nyomás alatt álló kamrák számára. A szendvicsszerkezetekben a legtöbb esetben az anyag szilárdsága megmarad az érrendszerekhez képest. Az anyag szinte teljes felépülést mutat a károktól.

összekapcsolt hálózatok

Az összekapcsolt hálózatok hatékonyabbak, mint a különálló csatornák, de létrehozása nehezebb és drágább. Ezeknek a csatornáknak a létrehozásának legalapvetőbb módja az alapvető megmunkálási elvek alkalmazása a mikro méretű csatornahornyok létrehozásához. Ezek a technikák 600-700 mikrométer közötti csatornákat eredményeznek. Ez a technika nagyszerűen működik a kétdimenziós síkon, de amikor háromdimenziós hálózatot próbál létrehozni, korlátozottak.

Direct ink writingEdit

a Direct Ink Writing (DIW) technika a viszkoelasztikus tinták szabályozott extrudálása háromdimenziós összekapcsolt hálózatok létrehozására. Úgy működik, hogy először organikus tintát állít be egy meghatározott mintába. Ezután a szerkezetet olyan anyaggal infiltrálják, mint egy epoxi. Ezt az epoxit ezután megszilárdulják, és a tintát szerény vákuummal ki lehet szívni, létrehozva az üreges csöveket.

Carbon nanotube networksEdit

egy lineáris polimer feloldásával egy szilárd háromdimenziós epoxi mátrixban, úgy, hogy azok elegyedjenek egymással, a lineáris polimer egy bizonyos hőmérsékleten mozgékonyvá válik, amikor a szén nanocsöveket is beépítik epoxi anyagba, és egyenáramot vezetnek át a csöveken, az érzékelési görbe jelentős eltolódása a polimer maradandó károsodását jelzi, így egy repedést érzékel. Amikor a szén nanocsövek repedést érzékelnek a szerkezeten belül, termikus transzportként használhatók a mátrix felmelegítésére, így a lineáris polimerek diffundálhatnak, hogy kitöltsék az epoxi mátrix repedéseit. Így gyógyítja az anyagot.

SLIPSEdit

egy másik megközelítést javasolt Prof. J. Aizenberg a Harvard Egyetemről, aki azt javasolta, hogy használjunk csúszós, folyadékkal átitatott porózus felületeket, egy olyan porózus anyagot, amelyet a húsevő kancsó növény ihletett, és amelyet vízzel és olajjal nem elegyedő kenőfolyadékkal töltöttek meg. A csúszkák öngyógyító és önkenő tulajdonságokkal, valamint icephobicitással rendelkeznek, és számos célra sikeresen alkalmazták őket.

áldozati szálvarrás

a szerves szálakat (például a polilaktidszálat) szálerősítésű polimer laminált rétegein keresztül varrják össze, amelyeket aztán a polimer kikeményedése után felforralnak és kiszívnak az anyagból, üres csatornákat hagyva hátra, amelyeket gyógyító szerekkel meg lehet tölteni.