Selbstheilende 3D-Druckkapseln für Beton

In der Arbeit „3D printed capsules for self-healing concrete applications“ erforschen die Forscher die Welt der selbstheilenden Materialien weiter und entwickeln Makrokapseln, die tatsächlich mit einer Vielzahl verschiedener Wirkstoffe gefüllt werden können, um Defekte wie Risse in Beton zu reparieren . Für diese Studie 3D-druckten sie Röhrchenkapseln und füllten sie dann mit zwei verschiedenen Arten von Chemikalien – entweder Polyurethanharz oder flüssiges Natriumsilikat.

Diese Studie konzentriert sich auf die Verwendung von additiven Herstellungstechniken als eine Möglichkeit zur Herstellung neuartiger Makrokapseltypen, die mit verschiedenen Selbstheilmitteln gefüllt und anschließend in zementhaltige Materialien eingebettet werden können, um Selbstheilungseigenschaften herbeizuführen und die Empfindlichkeit dieser zu behandeln Materialien zur Rissbildung. Insbesondere wurden rohrförmige Makrokapseln mittels 3D-Druck hergestellt und entweder mit einem expandierenden Polyurethanharz oder mit einem flüssigen Natriumsilikat gefüllt. Die 3D-gedruckten Kapseln wurden zunächst in Bezug auf Wasserdichtigkeit und Hüllenkontinuität charakterisiert, um den eventuellen Bedarf an zusätzlichen Schutzschichten zu bewerten. Dann wurden sie in Zementmörtelprismen eingesetzt und durch Dreipunktbiegen einer kontrollierten Rissbildung unterzogen, um ihre Bindung an die Zementmatrix und die Fähigkeit, ihren Inhalt an der Rissstelle freizusetzen, um die Selbstheilung zu fördern, experimentell zu untersuchen. Der tatsächliche Selbstheilungseffekt wurde in Form der Wiederherstellung der Tragfähigkeit unter mechanischen Tests ausgedrückt. Es wurden positive Ergebnisse erzielt, die ein gutes Potenzial des vorgeschlagenen kapselbasierten Systems für strukturelle Anwendungen zeigen. Weitere Verbesserungen können durch die Optimierung der Kapselform in Betracht gezogen werden, für die die 3D-Drucktechnologie praktisch unbegrenzte Möglichkeiten bietet.

Diese positiven Ergebnisse zeigen ein gutes Potenzial des vorgeschlagenen kapselbasierten Systems für strukturelle Anwendungen. Diese Arbeit diente als Nachweis des Konzepts der Verwendung der additiven Fertigung zur Herstellung eines selbstheilenden gekapselten Systems unter Verwendung einfacher röhrenförmiger Kapseln zum Vergleich eines umfassend untersuchten Systems. Weitere Verbesserungen können durch die Optimierung der Kapselform in Betracht gezogen werden, für die die 3D-Drucktechnologie praktisch unbegrenzte maßgeschneiderte Möglichkeiten bietet.