برای توسعه لایه های پوستی خود ترمیم از پانل های ابزاری در خودروها میکروکپسول های پایدار حرارتی و مکانیکی حاوی عوامل ترمیم کننده تهیه شده و در ماتریس پلی اورتان قرار داده شدند. دو میکرو کپسول پلی(اوره- فرمالدهید) و (PUF متفاوت حاوی پلی دی متیل سیلوکسان)/(PDMS کاتالیزور)/(Pt کراس لینکر پیوند دهنده تقاطعی) با استفاده از بسپارش امولسیونی سنتز شدند.
با این حال، میکرو کپسول های حاصله از نظرمکانیکی و حرارتی ضعیف بودند. بیش از ٤٠ درصد میکرو کپسول ها در طی فرایند شست و شو و خشک سازیتجزیه شدند و تجزیه کپسول در٢٠٠ درجه شروع شد. این خواص میکرو کپسول ها به شدت تحت تاثیر کاهش اندازه کپسول و رسوب یک لایه اوره-فرمالدهید اضافی در طی واکنش و افزودن اجزای بیشتر اوره بود. تحت شرایط بهینه، تنها ١٠ درصد از میکرو کپسول ها پس از یک فرایند شست و شو و خشک سازی شکسته شدند و دمای تجزیه به ٢٥٠ درجه افزایش یافت. دو میکرو کپسول بهینه و متفاوت به طور موفق در ماتریس PU قرار داده شدند و توانستند با ترك خوردگی ماتریس بشکنند و این موجب آزاد سازی عامل ترمیم کننده به مناطق هدف شد. در نهایت، نتایج نشان داد که بخش های ترك خورده از طریق فعل و انفعالات شیمیایی و فیزیکی درون سیستم ترمیم، ترمیم شدند.
مواد خود ترمیم، که از سیستم های زیستی و بیولوژیکی الهام گرفته اند، توانایی ترمیم آسیب دیدگی خفیف را بدون نیاز به تشخیص و یا هر گونه مداخله دستی نشان می دهند. مواد خود ترمیم قرار داده شده در محصولات پلیمری مختلف به فراوانی در زمینه های ساختاری مختلف نظیر هوا سازی، خودرو سازی، صنایع دفاعی و ساختمانی استفاده می شوند. این مواد هوشمند می توانند به طور معنی داری موجب افزایش طول عمر و ایمنی محصولات پلیمری شوند. اگرچه چندین راهبرد های خود ترمیم درونی و بیرونی( مبتنی بر کپسول و عروقی)، مطالعه شده اند، خود ترمیم مبتنی بر عوامل ترمیم میکرو کپسوله شده، در آینده نزدیک از اهمیت زیادی برخوردار خواهد بود زیرا میکرو کپسول ها را می توان به آسانی در ماتریس پلیمر با استفاده از فنون ترکیبی موجود بدون تغییر ساختار شیمیایی اولیه پلیمر قرار داد. به علاوه این خود ترمیمی می تواند به ترمیم ترك های بزرگ کمک کند. معمولا، آسیب مکانیکی وارد شده به مواد موجب شکستگی میکرو کپسول ها شده و عوامل ترمیم کننده را وارد منطقه آسیب دیده می کند. سپس ترك، از طریق بسپارش و واکنش بین عوامل مختلف، ترمیم می شود.
رزین PU متشکل از پیوند اورتان برای لایه پوست استفاده شده است زیرا موجب کاهش احتمال خراش به دلیل الاستیسیته درونی می شود. با این حال، خسارت خارجی نظیر خراش بر روی لایه پوسته مبتنی بر PU، هنوز اجتناب ناپذیر است .
به منظور حفاظت از لایه PU در برابر خراش ها، دو رویکرد کشف شده است. اولین مورد، بهبود مقاومت خراش لایه پوست با استفاده از ذرات سرامیکی با اندازه نانو برای بهبود سختی و مقاومت پوسته روشن و دوم بازیابی و ترمیم خراش ها با بهبود ویژگی الاستیک رزین های PU می باشد.
با این حال، اولین رویکرد، وقتی که خراش رخ دهد موثر نیست و دومین رویکرد بسته به میزان خراش، می تواند محدود باشد. از این روی، استفاده از مواد خود ترمیم مبتنی بر میکرو کپسول در رزین PU می تواند شیوه ای خوب و بهتر برای کاهش حضور خراش ها بوده و مانع از نارضایتی مشتری می شود.
لایه های پوسته مبتنی بر پلی اورتان یا از طریق قالب گیری تزریق واکنشی و یا از طریق قالب گیری دوغاب پودری تولید می شوند که اغلب شامل تنش برشی بالا و دمای بالا است. به علاوه، برای قرار دادن میکرو کپسول های خود ترمیم د در رزین های پلی اورتان، فرایند شست و شو و خشک سازی بایستی انجام شود، زیرا رطوبت می تواند با رزین پلی یورتان واکنش دهد و تولید فوم اورتان با یک سطح زبر کند. از این روی، میکرو کپسول های خود ترمیم بایستی دارای خواص مکانیکی و حرارتی کافی برای مقاومت به فرایند های شست و شو و خشک سازی و قالب گیری باشد و این خواص از طریق افزایش ضخامت پوسته و یا معرفی مواد غیر آلی در پوسته حاصل میشود.
در این مطالعه، یک ماتریس مبتنی بر پلی اورتان با یک قابلیت خود ترمیمی با استفاده از دو میکرو کپسول در ماتریس برای کاربرد های آینده در لایه های پوست پانل ها در خودروها تهیه شد. یک میکرو کپسول با پلی دی متیل سیلوکسان PDMS و کاتالیزور پلاتینوم پر شده و دیگر میکرو کپسول با یک کراس لینکر پر شد.
به منظور بهبود خواص مکانیکی و حرارتی، لایه های اوره-فرمالدهید بر روی میکرو کپسول های مبتنی بر PUF،اوره-فرمالدهید رسوب یافتند و اندازه میکرو کپسول تنظیم شد. پس از تحلیل خاص مختلف میکروکپسول، ظرفیت خود ترمیمی ماتریس پلی اورتان ارزیابی شد.
دو میکروکپسول متفاوت، که یکی با PDMS/PT پر شده بود و دیگری با کراس لینکر، به طور موفق در ماتریس PU بدون تغییر معنی دار در خواص فیزیکی ماتریس قرار داده شد. میکرو کپسول های خود ترمیمی بهینه سازی شده قدرت کافی را برای مقاومت در برابر شست و شو و خشک سازی داشتند ولی با خراش خارجی شکسته شده و مواد ترمیم دهنده ازاد شد از این روی، ماتریس PU قرار گرفته در میکرو کپسول را می توان برای لایه پوسته مقاوم به اسکراچ پوسته و بدنه خودرو استفاده کرد که موجب براورده شدن انتظار مالکان خودرو ها از حیث مهندسی می شود.
