「想像一下,有一種材料可以像沒發生任何事一樣擺脫太空碎片的撞擊,」德州農工大學的一位研究人員說。隨著一種旨在保護太空船免受高速碰撞的自癒聚合物的開發,這正在成為現實。
2024年,德州農工大學的研究人員推出了一種名為Diels-Alder聚合物(DAP)的革命性材料。這種聚合物具有動態共價鍵,在應力作用下會斷裂並重新形成,從而提供卓越的抗衝擊性。這項創新解決了日益增長的太空碎片威脅,這些碎片對低地球軌道(LEO)的衛星和太空船構成重大風險。
DAP獨特的結構使其能夠吸收來自微流星體或太空垃圾的撞擊動能。當受到撞擊時,鍵會斷裂,導致聚合物暫時具有彈性。在力消散且材料冷卻後,鍵會重新形成,從而有效地「修復」損傷。
研究人員使用雷射誘導彈丸衝擊測試(LIPIT),觀察到聚合物在撞擊時熔化,吸收能量,並以最小的損傷迅速重新凝固。雖然目前僅在奈米尺度上進行了測試,但結果令人鼓舞。該團隊設想了除太空以外的應用,包括軍事用途,例如先進的防彈衣,這歸功於DAP在廣泛溫度範圍內的適應性。
需要進一步的研究來評估DAP在全尺寸環境和極端太空條件下的性能。然而,這種自癒聚合物標誌著太空材料科學的重大進步。它為保護太空任務免受日益增長的軌道碎片危害提供了一種潛在的解決方案。