Стандарты изобретательства

Восстанавливающие компоненты (целебный агент) помещают в микрокапсулы или полые микроволокна, расположенные в полимерном материале. В полимере диспергирован катализатор. При повреждении материала целебный агент втекает в трещины и, вступая в реакцию с катализатором, ремонтирует их. Аналогично происходит и с полыми волокнами (рис. 9.2)126.

Рис. 9.2. Самовосстанавливающиеся материалы

Восстановление молекулярных связей может быть достигнуто обратимыми ковалентными связями, термообратимыми физическимивзаимодействиями или надмолекулярной химией127.

1. Обратимая ковалентная химия подразумеваетковалентные связи, которые могут диссоциировать и перегруппировываться при повреждении. Такие реакции в основном включают равновесие кольцевой цепи. Одним из широко изученных примеров является ретро-реакция DielseAlder (rDA) (рис. 9.3)128.

Рис. 9.3. Ретро-реакция DielseAlder (rDA)

2. Исследования по термореверсивным физическим взаимодействиям обширны и в основном сосредоточены на иономерах129.

3. Супрамолекулярная химия является перспективной и одним из первых коммерческих применений самовосстанавливающихся полимеров130. Обратимые надмолекулярные взаимодействия — это низкоэнергетические взаимодействия, которые влияют на общие свойства материала, если они хорошо разработаны. Возможные пути получения этих взаимодействий основаны наводородной связи или координации металлов131.

Пример 9.3. Движение подземных вод

Исследование движения подземных вод осуществляют введением в исследуемый поток индикаторов (изотопов, солей, бактерий, спор и т. д.) и наблюдением, как они разносятся в местах, доступных для отбора проб, или через непосредственное измерение концентрации индикатора в скважинах, родниках и других выходов подземных вод132.

Пример 9.4. Технология HEXAGON

По предлагаемой технологии бревенчатые дома строятся из стандартных брусьев шестигранного сечения, укладываемых в необходимые конструкции. Брусья соединяются между собой в строительные блоки с помощью прочных деревянных дюбелей (рис. 9.4).

Рис. 9.4. Технология HEXAGON

Стандартные строительные блоки HEXAGON — это блоки, похожие на конструктор Lego, где маленькие элементы, специальным образом связанные между собой, создают огромные и прочные конструкции. В результате пол, перекрытия, стены и перегородки связываются между собой так, что вертикальная усадка дома практически отсутствует.

Пример 9.5. Генетическая модификация

При генетической модификации сначала выделяют нужный ген, затем его вводят в молекулу нуклеиновой кислоты, чаще всего ДНК, которая является переносчиком этого гена в модифицируемый организм. Происходит преобразование клеток организма. Затем осуществляют отбор генетически модифицированных организмов и устранение тех, которые не были успешно модифицированы. Такие методы используются в медицине, сельском хозяйстве и исследованиях.

Это пример своего рода двойного внутреннего комплексного веполя. Внутренний комплексный веполь (переносчик) вводят в другой веполь (организм) — прием «матрешка».

Пример 9.6. Модификация древесины

Модификация древесины проводится химической обработкой. Для интенсификации процесса предложено древесину обрабатывать последовательным воздействием различными полями: сверхвысокочастотным, тепловым (нагревом), ультразвуковым и охлаждением (замораживанием) и магнитным133.

Пример 9.7. Самовосстанавливающийся бетон

В Университете штата Мичиган разработан новый композитный материал из бетона, пронизанного микроволокнами, которые гнутся, но неломаются. Волосяные трещины в этом материале залечиваются самостоятельно засчитанные дни, так как ионы кальция, входящие в его состав, взаимодействуют с дождевой водой и двуокисью углерода, образуя заплатку из карбоната кальция134.

Пример 9.8. Сушка табака

Перед сушкой табачных листьев их необходимо промыть, зафиксировать их цвет, а затем подать к сушильной установке. Выполнение каждой операции требует времени.

Предложено применить универсальное вещество — воду, нагретую до 80—85 ^оС: она и промывает, фиксирует цвет листьев, и транспортирует их в гидротранспортере к сушилкам. Листья выдерживают в гидротранспортере 0,5—3 мин.

Возрастает производительность процесса, упрощается процесс, отпадает необходимость в специальных емкостях для промывки листьев и фиксации их цвета, уменьшаются расходы пара и электроэнергии135.

Пример 9.9. Система защиты пешеходов

При столкновении автомобиля с пешеходом происходит не только первичный удар пешехода автомобилем, но и вторичный удар пешехода об асфальт или другой объект. Это может привести к серьезным травмам.

Предложена система, предотвращающая пешехода от вторичного удара136.