Zelfherstellend materiaal

Betekenis

Zelfherstellend materiaal heeft een ingebouwde mogelijkheid om bij kleine beschadigingen zelfstandig te herstellen. Dit principe wordt toegepast in verschillende materiaalgroepen, zoals kunststof, composieten, beton, metaal en coatings, waarbij de herstelling automatisch optreedt zodra een beschadiging een activerend mechanisme vrijzet.

Toepassing

Zelfherstellende materialen worden toegepast om kleine scheuren of beschadigingen te dichten zonder directe handmatige interventie.

• Preventief toevoegen in betonmortel of toplaag om toekomstige scheurvorming te beperken.
• Curatief aanbrengen als reparatiesysteem nadat scheuren zijn ontstaan (nat of droog).
• In composieten door microcapsules met herstellende stof in te bedden.
• In asfaltbitumen en andere bouwmaterialen waar lokaal herstel gewenst is.
• Op locaties waar regelmatig onderhoud of herstel moeilijk uitvoerbaar is.

Aandachtspunten

• Controleren of het herstellende mechanisme geschikt is voor de verwachte scheurdiktes; bacterieel herstel werkt alleen bij relatief dunne scheuren.
• Voor het bacteriële systeem zijn water en zuurstof nodig; het proces stopt zodra deze ontbreken.
• Microcapsule-methodes vereisen juiste capsulegrootte en dichtheid om effectief te zijn.
• Kosten en terugverdientijd in nieuwbouw meewegen: het zelfherstellend effect treedt vaak pas na jaren duidelijk op.
• Zelfherstellend gedrag is doorgaans niet effectief voor grotere scheuren.

Werking / principe

• Microcapsules in composieten: kleine bolletjes (ca. 100 micron) met een herstellende stof (bijv. dicyclopentadiene, DCPD) zijn in het materiaal ingebed; bij een scheurtje breken capsules open en komt de lijm vrij die het scheurtje vult en onder invloed van een katalysator uithardt.
• Bacterieel beton: ingebrachte bacteriën blijven inactief totdat zij in aanraking komen met water en zuurstof bij een scheur; zij produceren dan kalk (carbonaten) zolang water en zuurstof aanwezig zijn, waardoor de scheur wordt gevuld en verdere binnendringing van water en zuurstof wordt voorkomen.

Materialen / uitvoeringsvormen

• Kunststoffen en composieten met microcapsule-systemen (capsules met DCPD en katalysator).
• Beton met toegevoegde bacteriën die kalk afzetten (ook aangeduid als biologisch beton in sommige contexten).
• Thermoplastische polymeren (bijvoorbeeld PLA) waarin bacteriën en het benodigde voedsel zijn opgenomen om herstel-ingrediënten in te bedden.
• Toepassingen in asfaltbitumen en coatings zijn eveneens bekend.

Onderdelen

• Microcapsules (ca. 100 μm) met herstellende stof.
• Herstellende stof (bijv. DCPD).
• Katalysator voor uitharding van de vrijgekomen stof.
• Bacteriën die kalk produceren en hun voedingsstof.
• Dragermaterialen zoals thermoplastische polymeer (PLA) voor embedding van bacteriën en voedsel.

Afmetingen / dichtheden

• Microcapsules: ongeveer 100 micron diameter.
• Capsule-dichtheid in composietvoorbeelden: circa 15–30 capsules per cm³.
• Bacterieel herstel effectief in dunnere scheuren (in voorbeelden vermeld tot minder dan ca. 180 μm); het proces is niet geschikt voor grotere scheuren.

Verschil met schelpkalkmortel / carbonatatie

• Schelpkalkmortel en carbonatatie vertonen ook een zekere zelfherstellende werking door afzetting van carbonaten, maar dit is een ander chemisch proces dan bacterieel of microcapsule-gebaseerd herstel.