Itsekorjautuvat materiaalit ovat aineita, jotka pystyvät korjaamaan rakenteellisia halkeamia tai muita vaurioita automaattisesti, mikä voi pidentää huomattavasti tuotteen käyttöikää ja joissain tapauksissa auttaa suojaamaan ihmisiä haitoilta. Monet itsekorjautuvat tuotteet ovat saaneet inspiraationsa biologisista prosesseista, jotka mahdollistavat elävän kehon parantumisen. Tarkkailemalla luonnollista parantavaa toimintaa mikroskooppisella tasolla tiedemiehet ovat kehittäneet useita menetelmiä tämän hyödyllisen kyvyn jäljittelemiseksi ihmisen tekemissä aineissa. Itsekorjautuvia tuotteita on useita erilaisia, ja näiden materiaalien luomiseen voidaan käyttää useita lähestymistapoja. Rakenteesta riippumatta kaikki itsekorjautuvat esineet on suunniteltu toimimaan ilman ihmisen väliintuloa.
Yksi itsekorjautuvien tuotteiden tyyppi tunnetaan mikrokapseloituna järjestelmänä. Nämä itsestään paranevat materiaalit on erityisesti suunniteltu korjaamaan pieniä halkeamia, joita esiintyy polymeereissä. Tämä vaurio, jota joskus kutsutaan “mikrohalkeiluksi”, voi johtua mekaanisesta kulumisesta tai lämpörasitusta. Mikrokapseloidut materiaalit sisältävät kemiallista ainetta, joka on suunniteltu rakentamaan uudelleen ja vahvistamaan polymeerirakennetta. Epoksikerros sisältää näitä vahvistavia kemikaaleja pienissä taskuissa, ja aine alkaa levitä, kun rakenteelliset vauriot aiheuttavat pienten kapseleiden repeytymisen.
Mikrovaskulaariset järjestelmät ovat toinen valikoima itseparantuvia materiaaleja. Kuten mikrokapseloidut liuokset, tämän tyyppisissä materiaaleissa käytetään parantavaa ainetta, joka pidetään sisällä kunnes sitä tarvitaan. Sen sijaan, että ne leviäisivät tasaisesti koko pinnalle pienissä kapseleissa, hyödylliset kemikaalit sijoitetaan keinotekoisiin “suoniin” tai kanaviin, jotka muodostavat materiaalin hunajakennoja. Tämä suonimainen rakenne mahdollistaa kemikaalien jatkuvan pumpauksen halkeilevalle alueelle, mikä auttaa estämään jatkuvat vauriot.
Kolmas menetelmä, jota voidaan käyttää itseparantuvien materiaalien luomiseen, käyttää mekanokemiallisesti aktiivisia polymeerejä. Tämä lähestymistapa on samanlainen kuin tapa, jolla ihmisen luut alkavat korjata itsensä murtuman jälkeen. Tällä menetelmällä luodaan polymeerejä, jotka sisältävät molekyyliryhmiä, joita kutsutaan “mekanoforeiksi”. Nämä klusterit ovat luonnollisesti taipuvaisia liittymään muihin vastaaviin molekyyleihin. Kun jännitys vaikuttaa polymeeriin, upotetut mekanoforit muodostavat rakenteellisen linkin, aivan kuten kaksi tarranauhakiinnityspalaa pakotettaisiin yhteen.
Itsekorjautuvilla materiaaleilla on monia käytännön sovelluksia. Tutkijat ovat kokeilleet avaruusalusten pintoja, jotka automaattisesti sinetöivät meteoroidiiskujen tai avaruusromun aiheuttamia vaarallisia repeämiä. Lentokoneet voivat myös hyötyä näistä aineista, ja ne voivat hyötyä halkeamien kestävyydestä ohjauspinnoissa. Tämän tyyppisiä materiaaleja voidaan käyttää myös synteettisten kumin kaltaisissa tuotteissa kulumisen estämiseksi ja kulutuspinnan käyttöiän pidentämiseksi.