Academic literature on the topic 'Self-Healing elastomer'
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Journal articles on the topic "Self-Healing elastomer"
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Wang, Peng, Zhuochao Wang, Wenxin Cao, and Jiaqi Zhu. "Facile Preparation of a Transparent, Self-Healing, and Recyclable Polysiloxane Elastomer Based on a Dynamic Imine and Boroxine Bond." Polymers 16, no. 9 (May 1, 2024): 1262. http://dx.doi.org/10.3390/polym16091262.
Full textAbstract:
Transparent polysiloxane elastomers with good self-healing and reprocessing abilities have attracted significant attention in the field of artificial skin and flexible displays. Herein, we propose a simple one-pot method to fabricate a room temperature self-healable polysiloxane elastomer (HPDMS) by introducing dynamic and reversible imine bonds and boroxine into polydimethylsiloxane (PDMS) networks. The presence of imine bonds and boroxine is proved by FT−IR and NMR spectra. The obtained HPDMS elastomer is highly transparent with a transmittance of up to 80%. The TGA results demonstrated that the HPDMS elastomer has good heat resistance and can be used in a wide temperature range. A lower glass transition temperature (Tg, −127.4 °C) was obtained and revealed that the elastomer is highly flexible at room temperature. Because of the reformation of dynamic reversible imine bonds and boroxine, the HPDMS elastomers exhibited excellent autonomous self-healing properties. After healing for 3 h, the self-healing efficiency of HPDMS reached 96.3% at room temperature. Moreover, the elastomers can be repeatedly reprocessed multiple times under milder conditions. This work provides a simple but effective method to prepare transparent self-healable and reprocessable polysiloxane elastomers.
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Wang, Peng, Zhuochao Wang, Lu Liu, Guobing Ying, Wenxin Cao, and Jiaqi Zhu. "Self-Healable and Reprocessable Silicon Elastomers Based on Imine–Boroxine Bonds for Flexible Strain Sensor." Molecules 28, no. 16 (August 14, 2023): 6049. http://dx.doi.org/10.3390/molecules28166049.
Full textAbstract:
Silicon elastomers with excellent self-healing and reprocessing abilities are highly desirable for the advancement of next-generation energy, electronic, and robotic applications. In this study, a dual cross-linked self-healing polysiloxane elastomer was facilely fabricated by introducing an exchangeable imine bond and boroxine into polydimethylsiloxane (PDMS) networks. The PDMS elastomers exhibited excellent self-healing properties due to the synergistic effect of dynamic reversible imine bonds and boroxine. After healing for 2 h, the mechanical strength of the damaged elastomers completely and rapidly recovered at room temperature. Furthermore, the prepared PDMS elastomers could be repeatedly reprocessed multiple times under milder conditions without significant degradation in mechanical performance. In addition, a stretchable and self-healable electrical sensor was developed by integrating carbon nanotubes (CNTs) with the PDMS elastomer, which can be employed to monitor multifarious human motions in real time. Therefore, this work provides a new inspiration for preparing self-healable and reprocessable silicone elastomers for future flexible electronics.
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Wietor, Jean-Luc, and Rint P Sijbesma. "A Self-Healing Elastomer." Angewandte Chemie International Edition 47, no. 43 (October 13, 2008): 8161–63. http://dx.doi.org/10.1002/anie.200803072.
Full text
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Niu, Pengying, Beibei Liu, and Huanjun Li. "Room-Temperature Self-Healing Elastomer based on Van der Waals Forces in Air and under Water." Journal of Physics: Conference Series 2083, no. 2 (November 1, 2021): 022066. http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/2083/2/022066.
Full textAbstract:
Abstract With the development of flexible wearable electronic devices, researches on self-healing conductive materials have become prevalent. However, the self-healing performance of most conductive self-healing materials is commonly achieved by the external stimulus that may cause damage to the equipment. Pparticularly, these self-healing materials may lose the self-healing properties when exposed to a high-humidity environment. Here, we adopted two hydrophobic monomers (2-methoxyethyl acrylate and ethyl methacrylate) to obtain a self-healing elastomer that could display self-healing properties in air or under water though van der Waals forces. The quality and mechanical properties of the elastomer material could keep stable after stored under water for half a month. This elastomer material was capable of self-healing in different environments with self-repair efficiencies more than 50% in deionized water, strong acid solution and strong alkaline solution. The self-repair efficiencies were up to 77% at room temperature(T=25°C) and 64% at low temperature (T=-20°C) in air.
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Yang, Lili, Zhiting Ou, and Guancheng Jiang. "Research Progress of Elastomer Materials and Application of Elastomers in Drilling Fluid." Polymers 15, no. 4 (February 12, 2023): 918. http://dx.doi.org/10.3390/polym15040918.
Full textAbstract:
An elastomer is a material that undergoes large deformation under force and quickly recovers its approximate initial shape and size after withdrawing the external force. Furthermore, an elastomer can heal itself and increase volume when in contact with certain liquids. They have been widely used as sealing elements and packers in different oil drilling and development operations. With the development of drilling fluids, elastomer materials have also been gradually used as drilling fluid additives in drilling engineering practices. According to the material type classification, elastomer materials can be divided into polyurethane elastomer, epoxy elastomer, nanocomposite elastomer, rubber elastomer, etc. According to the function classification, elastomers can be divided into self-healing elastomers, expansion elastomers, etc. This paper systematically introduces the research progress of elastomer materials based on material type classification and functional classification. Combined with the requirements for drilling fluid additives in drilling fluid application practice, the application prospects of elastomer materials in drilling fluid plugging, fluid loss reduction, and lubrication are discussed. Oil-absorbing expansion and water-absorbing expansion elastomer materials, such as polyurethane, can be used as lost circulation materials, and enter the downhole to absorb water or absorb oil to expand, forming an overall high-strength elastomer to plug the leakage channel. When graphene/nano-composite material is used as a fluid loss additive, flexibility and elasticity facilitate the elastomer particles to enter the pores of the filter cake under the action of differential pressure, block a part of the larger pores, and thus, reduce the water loss, while it would not greatly change the rheology of drilling fluid. As a lubricating material, elastic graphite can form a protective film on the borehole wall, smooth the borehole wall, behaving like a scaly film, so that the sliding friction between the metal surface of the drill pipe and the casing becomes the sliding friction between the graphite flakes, thereby reducing the friction of the drilling fluid. Self-healing elastomers can be healed after being damaged by external forces, making drilling fluid technology more intelligent. The research and application of elastomer materials in the field of drilling fluid will promote the ability of drilling fluid to cope with complex formation changes, which is of great significance in the engineering development of oil and gas wells.
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Hunt, Stacy, Thomas G. McKay, and Iain A. Anderson. "A self-healing dielectric elastomer actuator." Applied Physics Letters 104, no. 11 (March 17, 2014): 113701. http://dx.doi.org/10.1063/1.4869294.
Full text
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Xie, Fang, Zhongxin Ping, Wanting Xu, Fenghua Zhang, Yuzhen Dong, Lianjie Li, Chengsen Zhang, and Xiaobo Gong. "A Metal Coordination-Based Supramolecular Elastomer with Shape Memory-Assisted Self-Healing Effect." Polymers 14, no. 22 (November 12, 2022): 4879. http://dx.doi.org/10.3390/polym14224879.
Full textAbstract:
Rubber materials are widely used in aerospace, automotive, smart devices and artificial skin. It is significant to address the aging susceptibility of conventional vulcanized rubber and to impart it rapid self-healing performance for destructive crack damage. Herein, a novel supramolecular rubber elastomer is prepared by introducing metal coordination between carboxyl-terminated polybutadiene and polystyrene-vinylpyridine copolymer. Based on the metal coordination interaction, the elastomer exhibits shape memory and self-healing properties. Moreover, a rapid closure-repair process of destructive cracks is achieved by presetting temporary shapes. This shape memory-assisted self-repair model is shown to be an effective means for rapid repair of severe cracks. An approach to enhance the mechanical and self-healing properties of elastomer was demonstrated by adding appropriate amounts of oxidized carbon nano-onions (O-CNO) into the system. The tensile strength of the elastomer with an O-CNOs content of 0.5 wt% was restored to 83 ± 10% of the original sample after being repaired at 85 °C for 6 h. This study confirms that metal coordination interaction is an effective method for designing shape memory self-healing rubber elastomer. The shape memory-assisted self-healing effect provides a reference for the rapid self-repairing of severe cracks.
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Ding, Yaoke, Jincheng Wang, and Shiqiang Song. "Synthesis and Characterization of Linear Polyisoprene Supramolecular Elastomers Based on Quadruple Hydrogen Bonding." Polymers 12, no. 1 (January 5, 2020): 110. http://dx.doi.org/10.3390/polym12010110.
Full textAbstract:
Supramolecular elastomers based on quaternary hydrogen bonding of ureido-pyrimidinone (UPy) groups own special properties such as reversibility, self-healing, and good processability, which can be used in many special fields. In this paper, a novel type of linear polyisoprene supramolecular elastomer (LPSE) was prepared via anionic polymerization by deliberately introducing hydroxyl, isocyanate, and UPy groups into the ends. The formation of supramolecular structure showed significant effects on the microphase structures of LPSE, which was characterized by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), gel permeation chromatography (GPC), hydrogen nuclear magnetic resonance (1H-NMR), and dynamic mechanical analysis (DMA). Results showed that the introduction of UPy groups played a certain role in the improvement of the thermal stability, toughness, and tensile strength of the elastomer. Moreover, from self-healing tests, the hydrogen bonds of UPy showed dynamic characteristics which were different from covalent sacrificial bonds and exhibited the reassociation phenomenon. This study can not only extend our understanding of the toughening effect of strong hydrogen bonds, but also help us to rationally design new and tough elastomers.
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Tang, Miao, Peng Zheng, Kaiqing Wang, Yajie Qin, Yizhou Jiang, Yuanrong Cheng, Zhuo Li, and Limin Wu. "Autonomous self-healing, self-adhesive, highly conductive composites based on a silver-filled polyborosiloxane/polydimethylsiloxane double-network elastomer." Journal of Materials Chemistry A 7, no. 48 (2019): 27278–88. http://dx.doi.org/10.1039/c9ta09158k.
Full text
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Michel, Silvain, Bryan T. T. Chu, Sascha Grimm, Frank A. Nüesch, Andreas Borgschulte, and Dorina M. Opris. "Self-healing electrodes for dielectric elastomer actuators." Journal of Materials Chemistry 22, no. 38 (2012): 20736. http://dx.doi.org/10.1039/c2jm32228e.
Full textDissertations / Theses on the topic "Self-Healing elastomer"
1
Langenbach, Jakob. "Self-healing elastomers for soft robotics." Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2022. http://www.theses.fr/2022UPSLS012.
Full textAbstract:
La robotique souple est une branche émergente de la robotique, qui implique l’incorporation d’élastomères. L’utilisation de matériaux auto-réparants (AR) dans les robots mous présente l’avantage de pouvoir réparer les dommages et donc de prolonger la durée de vie du robot. Dans cette thèse, des élastomères AR à base de caoutchouc naturel époxydé (ENR) ont été synthétisés, qui permettent des mouvements cycliques à 5Hz. Les dommages peuvent être réparés grâce aux liaisons hydrogène et liaisons ester échangeables, à la diffusion des chaînes pendantes et à la micro-séparation de phase. Pour la détection des dommages, des capteurs de déformation piézorésistifs ont été produits en utilisant les mêmes matériaux ENR chargés de particules conductrices de noir de carbone. Des fibres de capteurs ont été intégrées dans la matrice AR et ont montré une récupération des propriétés mécaniques et électriques après auto-réparation. Des actionneurs pneumatiques équipés des capteurs précédents ont été assemblés et testés avec succès. Enfin, de nouveaux matériaux vitrimères ont été synthétisés en utilisant des enzymes comme catalyseurs bio-sourcés, ce qui permet de réduire la température de recyclage à 100 °CSoft robotics is an emergent branch of robotics, which involves incorporation of elastomers. The use of self-healing (SH) materials in soft robots has the advantage that damage can be repaired and thus prolong the robot’s lifetime. In this work, SH elastomers based on epoxidized natural rubber (ENR) were synthesized, which allow cyclic movements at 5 Hz. Damage of the material can be healed due to hydrogen bonds, exchangeable ester bonds, interdiffusion of dangling chains and microphase separation. For damage detection, piezo-resistive strain sensors were produced using the same ENR materials charged with conductive carbon black particles. Laser-cutted sensor fibers were integrated into SH matrix and showed a recovery of mechanical and electrical properties after cut and self-healing. Sensorized pneumatic actuators were assembled and successfully tested before and after healing. Finally, new vitrimer materials were synthesized using enzymes as bio-based catalysts, which allow to reduce the recycling temperature to 100 °C
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Suckow, Marcus. "Konzepte zur ionischen Modifizierung von Brombutylkautschuk mit polyionischen Flüssigkeiten zur Herstellung von selbstheilenden Materialien." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2017. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-217174.
Full textAbstract:
Elastomere werden während ihrer Lebensdauer meist mechanisch und thermisch besonders stark beansprucht. Dadurch sind sie einem hohen Verschleiß und einer Abnutzung ausgesetzt, die zum Versagen des Materials führen. Dabei können schwerwiegende Folgen für Maschine und Mensch entstehen. Eine elegante Möglichkeit diesen Erscheinungen entgegenzuwirken bietet die Entwicklung von selbstheilenden Materialien. Durch reversible Vernetzungen können Mikro- und Makrorisse verschlossen und die Lebensdauer von elastomeren Werkstoffen erheblich gesteigert werden. Eine mögliche reversible Vernetzung ist die Bildung ionischer Cluster. Die in den letzten Jahren mehr und mehr in den Fokus gerückten polyionischen Flüssigkeiten (PIF) bieten, aufgrund ihres hohen Anteils an ionischen Gruppen (meist in jeder Wiederholeinheit), eine gute Voraussetzung für eine ionische Modifizierung von Elastomeren.
Ziel dieser Arbeit war es in kommerziell erhältlichem Brombutylkautschuk (BIIR) durch Modifizierung mit polyionischen Flüssigkeiten (PIF) selbstheilende Eigenschaften hervorzurufen. Dabei sollte die Reversibilität der ionischen Clusterbildung ausgenutzt werden. Aufgrund des zu erwartenden großen Einflusses der Beweglichkeit der ionischen Komponente wurden drei unterschiedliche Konzepte verfolgt, bei denen die Mobilität der PIF-Phase durch Reaktionen mit der BIIR-Matrix im unterschiedlichen Maße eingeschränkt wurde. Zum einen wurde der BIIR reaktiv mit PIF geblendet, sodass sowohl kovalente als auch nichtkovalente Vernetzungen erfolgten (Konzept 1). Nach diesem Konzept ist die Mobilität der ionischen Gruppen stark begrenzt. In einem weiteren Konzept erfolgte eine einseitige Pfropfung von PIF an den BIIR (Konzept 2). Dadurch wurde eine kovalente Vernetzung vermieden und die Beweglichkeit der PIF nur leicht eingeschränkt. Weiterhin erfolgte nach Konzept 3 ein nichtreaktives Blenden mit PIF, wodurch die freie Beweglichkeit der PIF-Phase gewährleistet war. Dafür war vorgesehen den BIIR zunächst mit niedermolekularen Alkylimidazolen ionisch zu modifiziert. Dadurch sollten alle reaktiven Stellen im BIIR blockiert und die Kompatibilität mit der PIF erhöht werden.
Als Blendkomonenten wurden drei unterschiedliche PIF synthetisiert. Neue PIF (A Serie) konnten über polymeranaloge Umsetzungen von Poly(butadien-co-maleinsäureanhydrid) hergestellt werden. Hierzu wurden zunächst die Anhydridgruppen des Polymers mit 1,(3 Aminopropyl)imidazol und dann in einem zweiten Schritt mit Alkylbromid umgesetzt. In einer weiteren Serie (B-Serie) wurde Polyvinylimidazol mit Alkylbromid umgesetzt. Beide Synthesemethoden haben den Vorteil, dass durch variable Umsetzung mit verschiedenen Alkylbromiden bzw. durch Co-Umsetzung mit Alkylamiden (A-Serie) sowie durch Ionenaustausch das Eigenschaftsniveau in weitem Maße variiert und dem entsprechenden Anwendungsfall angepasst werden kann. Insbesondere konnten durch Teilumsetzung Proben erhalten werden, welche reaktive Gruppen besitzen, die für die kovalente Bindung mit BIIR geeignet waren.
Bei einer weiteren Serie (C-Serie) erfolgte die Synthese über eine Stufenwachstumsreaktion eines AB Monomers. Hierbei stand im Mittelpunkt inwieweit ein gerichteter Kettenaufbau erfolgt. Das war insofern wichtig, da diese Monomere für die einseitige Pfropfung mit BIIR vorgesehen waren, bei der eine kovalente Vernetzung vermieden wird. Durch MALDI-TOF-Untersuchungen konnte dieser gerichtete Kettenaufbau nachgewiesen werden.
Die mechanischen Eigenschaften der nach den drei Konzepten hergestellten Blends wurden mit DMA-Untersuchungen und Zug-Dehnungsexperimenten ermittelt. Vergleichend wurde ein konventionell mit Schwefel vernetzter BIIR herangezogen. Besonders gute mechanische Eigenschaften wurden mit den Blends nach Konzept 2 und 3 erreicht, welche vergleichbar und teils deutlich besser waren als der schwefelvernetzte BIIR. Nach diesen beiden Konzepten erfolgte die Vernetzung ausschließlich über die Bildung ionischer Cluster. Diese reversiblen Bindungen sorgen für eine starke Vernetzung des BIIR die vergleichbar bzw. stärker ist als die kovalenten Bindungen mit Schwefel. Eher schlechte mechanische Eigenschaften konnten für die Blends nach Konzept 1 beobachtet werden. Die kovalenten Verknüpfungen über die PIF sorgen für eine relativ lose und weitmaschige Vernetzung des BIIR. Die ermittelten Vernetzungsdichten sind deutlich niedriger im Vergleich zum schwefelvernetzten BIIR. Die zusätzlichen reversiblen Vernetzungspunkte durch die ionische Clusterbildung wirken sich aufgrund der eingeschränkten Mobilität schwächer aus als in den anderen Konzepten.
Neben den hergestellten Blends wurden auch die ionisch modifizierten BIIR-Proben separat untersucht. Diese zeigten besonders bei der Verwendung von kurzkettigen Alkylimidazolen herausragende mechanische Eigenschaften. Die Ursache dafür liegt vermutlich in der Bildung von stärkeren und kompakteren ionischen Clustern.
Für die Testung der Selbstheilungseigenschaften wurden an zerschnittenen und geheilten Probekörper Zugversuche durchgeführt und mit den Werten der unbehandelten Probekörper verglichen. Um eine reproduzierbare Probenvorbereitung zu gewährleisten, wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Schneidevorrichtung entwickelt, in der die Heilungsversuche unter gleichen Bedingungen durchgeführt werden konnten.
Gute Selbstheilungseigenschaften konnten für die Blends nach Konzept 3 beobachtet werden. Die vorherige Modifizierung des BIIR mit längeren Alkylimidazolen wirkte sich dabei besonders vorteilhaft auf die Heilung der Proben aus. Ebenfalls sehr gute Heilungsraten konnten für die Blends nach Konzept 1 ermittelt werden. Jedoch zeigt diese Art der Modifizierung aufgrund der geringen mechanischen Stabilität das geringste Potential für mögliche industrielle Anwendungen. Für die Blends nach Konzept 2 wurden eher schlechte Heilungsraten ermittelt. Die ausschließlich ionisch modifizierten Proben zeigten die mit Abstand beste Selbstheilung, wobei die Verwendung von langkettigen Alkylimidazolen für die Heilung vorteilhaft ist. Im Vergleich mit aus der Literatur bekannten elastomeren Materialien konnten deutlich bessere Bruchspannungen für geheilte und unbehandelte Probekörper erreicht werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass über die ionische Modifizierung von BIIR nach den drei vorgestellten Konzepten Materialien mit sehr guten mechanischen Eigenschaften und herausragender Selbstheilung hergestellt werden konnten. Es zeigte sich, dass diese Eigenschaften eng mit der Mobilität der für die reversible Vernetzung verantwortlichen ionischen Gruppen verknüpft sind. Der Vergleich mit einem konventionell schwefelvernetzten BIIR zeigte, dass die physikalische Vernetzung über die Bildung von ionischen Clustern (Konzept 2 und 3) vergleichbar bzw. stärker ist. Weiterhin sind diese Materialien rezyklierbar, da bei höheren Temperaturen ein Schmelzen durch Auflösen der ionischen Cluster zu erwarten ist. Diese Verbesserungen gegenüber dem schwefelvernetzten BIIR zeigen deutlich das Potential dieser Materialen für mögliche Anwendungen in der Industrie.
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Fauvre, Lucile. "Élaboration d'élastomères silicones supramoléculaires auto-cicatrisants." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEI119.
Full textAbstract:
Ces travaux de thèse concernent l’étude de matériaux supramoléculaires en vue de générer de nouveaux élastomères silicones auto-cicatrisants. Dans un premier temps, l’étude de la bibliographie a permis de recenser les différentes voies intégrant de la chimie supramoléculaire développées dans le domaine des silicones et basées sur les liaisons hydrogène. L’effet des groupements associatifs sur les propriétés rhéologiques et mécaniques des matériaux a été discuté, et les limitations de ces systèmes soulignées. La chimie développée par l’équipe du Dr. Leibler, adaptée par la suite aux silicones par le Pr. Zhang et son équipe, a particulièrement été analysée lors de notre étude de compréhension. Les relations structures/propriétés n’étaient pas clairement élucidées à l’issue de cette étude de la bibliographie. Des études modèles impliquant un PDMS téléchélique aminé ainsi que de l’urée ont donc été réalisées. La caractérisation précise des structures des produits de réaction a permis de mettre en exergue certaines corrélations entre structures (choix du groupement associant, masse molaire du copolymère, fonctionnalité) et propriétés (rhéologiques et mécaniques) qui n’avaient alors pas été démontrées pour ces systèmes. Il a aussi été montré que la force des groupements et les enchevêtrements jouent un rôle primordial. Une chimie différente, inspirée des travaux de Yilgör et al sur les copolymères segmentés, a par la suite été envisagée, en mettant en jeu cette fois la réaction d’aza-Michael. Cette synthèse se démarque du premier système par un meilleur contrôle de la structure macromoléculaire finale. Un silicone supramoléculaire élastomère et auto-cicatrisant a été obtenu en combinant une fonctionnalité importante et une masse molaire finale élevée. Les propriétés mécaniques de ce polymère ont été optimisées par l’ajout de charges plus ou moins renforçantes. L’impact d’un tel renfort sur les propriétés auto-cicatrisantes du système a été discutéThis PhD thesis focused on the investigation of supramolecular materials in order to generate new self-healing supramolecular silicone elastomers. Firstly, a literature review on silicone materials was realized and we identified the different ways developed in the silicone domain that imply supramolecular chemistry and in particular hydrogen-bonds. The influence of associating groups on rheological and mechanical properties of these materials was discussed, and the restrictions of such systems were highlighted. The chemistry developed by Dr. Leibler and co-workers, later adapted to silicones by Pr Zhang and his team, was deeply investigated during our comprehension study. Relationships between structure and properties were nonetheless not fully elucidated in these studies. Model reactions involving telechelic amino-PDMS and urea were then carried out. The thorough characterization of the final structure of the reaction products highlighted few correlations between structural parameters (choice of the type of associating group, molecular weight of copolymer, functionality) and properties (rheological and mechanical) that had not been demonstrated yet for these systems. We showed that, among others, the strength of the associating groups as well as the entanglements play a fundamental role. A different chemistry, inspired by Yilgör and co-workers’ studies on segmented copolymers, was later considered by carrying out an aza-Michael reaction. This synthesis differs from the previous one by its better control of the final macromolecular structure. A supramolecular silicone elastomer with self-healing abilities was obtained by combining a large functionality together with a high final molecular weight. Mechanical properties of this material were further enhanced through the addition of more or less reinforcing fillers. The influence of such reinforcement on self-healing capacity of this system was discussed
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Luiz, Laura. "Synthèse d’additifs pour l’auto-cicatrisation d’élastomères thermoplastiques polyuréthanes." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. http://www.theses.fr/2022SORUS002.
Full textAbstract:
Les élastomères thermoplastiques polyuréthanes (TPUs) sont des copolymères utilisés dans de multiples secteurs industriels. Leurs propriétés mécaniques, excellentes et variées, sont dues à la présence de nombreuses liaisons hydrogène qui induisent une réticulation physique et une microséparation de phases. Cependant, après rupture, ces matériaux ne sont pas auto-cicatrisables à température ambiante. Leur apporter des propriétés d’auto-cicatrisation permettrait d’augmenter leur durée de vie, réduire les coûts de maintenance et limiter leur impact écologique. Grâce à la présence de liaisons hydrogène, notre concept vise à jouer sur leur dynamique et leur réversibilité pour promouvoir l’auto-cicatrisation à température ambiante par l’ajout d’un additif macromoléculaire. Les objectifs des présents travaux visent à synthétiser un additif par modification chimique de TPU commercial via des réactions de N-alkylation. La formulation de TPU modifiés à partir de ce type d’additif a conduit à l’obtention d’un TPU pouvant cicatriser de manière autonome. En variant, la nature et le taux de N-alkylation, la microséparation de phases et la mobilité moléculaire sont plus ou moins impactées ce qui nous a permis d’obtenir une cartographie de matériaux dont le compromis rigidité/auto-cicatrisation a été trouvé et compris grâce à des caractérisations multiéchelles approfondies. Dans l’optique d’une extension de ce concept vers une chimie sans réactifs toxiques et solvants, nous avons utilisé la réactivité des TPUs en voie fondue par le biais de réactions d’échange en extrusion réactive. Différents additifs (PHUs) ont été synthétisés et notre stratégie en voie fondue a été confirméePolyurethane thermoplastic elastomers (TPUs) are used in many industrial sectors. The excellent mechanical properties of these materials are due to the presence of many hydrogen bonds which induce physical crosslinking and phase separation within the microstructure. However, after damage these materials do not self-heal at room temperature. Providing them self-healing properties would increase their lifespan, reduce maintenance costs and thus limit their ecological impact. Thanks to the presence of hydrogen bond, we propose to tune their reversibility and their dynamics to bring enough mobility within the TPUs and thus induce self-healing at room temperature. The objectives of the present work are to synthesize a macromolecular additive by chemical modification of commercial TPUs via N-alkylation reactions. The formulation of new modified TPUs, from this kind of additives, has resulted in an autonomous self-healing TPU. By varying, the nature and the rate of N-alkylation within the formulation, phase separation and molecular mobility are more or less impacted, which allowed us to obtain a mapping of materials where the balance mechanical properties/self-healing efficiency has been found and understood through extensive multiscale characterization. With a view to extend this concept to a chemistry without toxic reagents and solvents, we worked on the reactivity of melted-TPU through exchange reactions using reactive extrusion process. Several polyhydroxyurethane (PHU) additives, with a controlled molecular design and inspired by the advances of the first generation, have been synthesized. This exploratory work allowed to confirm our melt process strategy
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Keller, Michael Wade. "A self-healing poly(dimethyl siloxane) elastomer /." 2007. http://gateway.proquest.com/openurl?url_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:dissertation&res_dat=xri:pqdiss&rft_dat=xri:pqdiss:3269938.
Full textAbstract:
Thesis (Ph.D.)--University of Illinois at Urbana-Champaign, 2007.Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 68-06, Section: B, page: 4065. Adviser: Nancy R. Sottos. Includes bibliographical references (leaves 98-103) Available on microfilm from Pro Quest Information and Learning.
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Wang, Tzu-Yin, and 王子茵. "Nucleobase‐Based Self-Healing Supramolecular Elastomers." Thesis, 2014. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/53167520459514298066.
Full textAbstract:
碩士國立交通大學
理學院應用科技學程
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Supramolecular polymer, the combination of secondary interaction and polymer material can be used to control supramolecular self-assembly in polymeric matrix, which materials exhibit unique physical properties that make them attractive for applications in various fields.In this thesis, a novel low-molecular-weight polyurea with thermoreversible ability was successfully prepared through the complementary multiple hydrogen bonds. This new material is able to self-assemble to form a physically crosslinked polymer-like membrane with good mechanical properties (Young’smodulus= 14.9MPa, elongation= 386.93 %) through hot pressing under mild conditions.More importantly, the temperature-dependent rheological characteristics demonstrated that dynamic cross-linking leads to formation of stably reversible networks, making it highly appealing for fast re-bonding/dissociation in recycling/reprocessing procedures. In addition, this offers a unique opportunity towards efficient self-healing ability, which shows excellent self-healingcapability to restore the mechanicalproperty at room temperature.Thus, this newly developed material provides a significant contribution to industrial development of next-generation supramolecular elastomerbased on self-assembling dynamicnetworks.
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Suckow, Marcus. "Konzepte zur ionischen Modifizierung von Brombutylkautschuk mit polyionischen Flüssigkeiten zur Herstellung von selbstheilenden Materialien." Doctoral thesis, 2016. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30103.
Full textAbstract:
Elastomere werden während ihrer Lebensdauer meist mechanisch und thermisch besonders stark beansprucht. Dadurch sind sie einem hohen Verschleiß und einer Abnutzung ausgesetzt, die zum Versagen des Materials führen. Dabei können schwerwiegende Folgen für Maschine und Mensch entstehen. Eine elegante Möglichkeit diesen Erscheinungen entgegenzuwirken bietet die Entwicklung von selbstheilenden Materialien. Durch reversible Vernetzungen können Mikro- und Makrorisse verschlossen und die Lebensdauer von elastomeren Werkstoffen erheblich gesteigert werden. Eine mögliche reversible Vernetzung ist die Bildung ionischer Cluster. Die in den letzten Jahren mehr und mehr in den Fokus gerückten polyionischen Flüssigkeiten (PIF) bieten, aufgrund ihres hohen Anteils an ionischen Gruppen (meist in jeder Wiederholeinheit), eine gute Voraussetzung für eine ionische Modifizierung von Elastomeren.
Ziel dieser Arbeit war es in kommerziell erhältlichem Brombutylkautschuk (BIIR) durch Modifizierung mit polyionischen Flüssigkeiten (PIF) selbstheilende Eigenschaften hervorzurufen. Dabei sollte die Reversibilität der ionischen Clusterbildung ausgenutzt werden. Aufgrund des zu erwartenden großen Einflusses der Beweglichkeit der ionischen Komponente wurden drei unterschiedliche Konzepte verfolgt, bei denen die Mobilität der PIF-Phase durch Reaktionen mit der BIIR-Matrix im unterschiedlichen Maße eingeschränkt wurde. Zum einen wurde der BIIR reaktiv mit PIF geblendet, sodass sowohl kovalente als auch nichtkovalente Vernetzungen erfolgten (Konzept 1). Nach diesem Konzept ist die Mobilität der ionischen Gruppen stark begrenzt. In einem weiteren Konzept erfolgte eine einseitige Pfropfung von PIF an den BIIR (Konzept 2). Dadurch wurde eine kovalente Vernetzung vermieden und die Beweglichkeit der PIF nur leicht eingeschränkt. Weiterhin erfolgte nach Konzept 3 ein nichtreaktives Blenden mit PIF, wodurch die freie Beweglichkeit der PIF-Phase gewährleistet war. Dafür war vorgesehen den BIIR zunächst mit niedermolekularen Alkylimidazolen ionisch zu modifiziert. Dadurch sollten alle reaktiven Stellen im BIIR blockiert und die Kompatibilität mit der PIF erhöht werden.
Als Blendkomonenten wurden drei unterschiedliche PIF synthetisiert. Neue PIF (A Serie) konnten über polymeranaloge Umsetzungen von Poly(butadien-co-maleinsäureanhydrid) hergestellt werden. Hierzu wurden zunächst die Anhydridgruppen des Polymers mit 1,(3 Aminopropyl)imidazol und dann in einem zweiten Schritt mit Alkylbromid umgesetzt. In einer weiteren Serie (B-Serie) wurde Polyvinylimidazol mit Alkylbromid umgesetzt. Beide Synthesemethoden haben den Vorteil, dass durch variable Umsetzung mit verschiedenen Alkylbromiden bzw. durch Co-Umsetzung mit Alkylamiden (A-Serie) sowie durch Ionenaustausch das Eigenschaftsniveau in weitem Maße variiert und dem entsprechenden Anwendungsfall angepasst werden kann. Insbesondere konnten durch Teilumsetzung Proben erhalten werden, welche reaktive Gruppen besitzen, die für die kovalente Bindung mit BIIR geeignet waren.
Bei einer weiteren Serie (C-Serie) erfolgte die Synthese über eine Stufenwachstumsreaktion eines AB Monomers. Hierbei stand im Mittelpunkt inwieweit ein gerichteter Kettenaufbau erfolgt. Das war insofern wichtig, da diese Monomere für die einseitige Pfropfung mit BIIR vorgesehen waren, bei der eine kovalente Vernetzung vermieden wird. Durch MALDI-TOF-Untersuchungen konnte dieser gerichtete Kettenaufbau nachgewiesen werden.
Die mechanischen Eigenschaften der nach den drei Konzepten hergestellten Blends wurden mit DMA-Untersuchungen und Zug-Dehnungsexperimenten ermittelt. Vergleichend wurde ein konventionell mit Schwefel vernetzter BIIR herangezogen. Besonders gute mechanische Eigenschaften wurden mit den Blends nach Konzept 2 und 3 erreicht, welche vergleichbar und teils deutlich besser waren als der schwefelvernetzte BIIR. Nach diesen beiden Konzepten erfolgte die Vernetzung ausschließlich über die Bildung ionischer Cluster. Diese reversiblen Bindungen sorgen für eine starke Vernetzung des BIIR die vergleichbar bzw. stärker ist als die kovalenten Bindungen mit Schwefel. Eher schlechte mechanische Eigenschaften konnten für die Blends nach Konzept 1 beobachtet werden. Die kovalenten Verknüpfungen über die PIF sorgen für eine relativ lose und weitmaschige Vernetzung des BIIR. Die ermittelten Vernetzungsdichten sind deutlich niedriger im Vergleich zum schwefelvernetzten BIIR. Die zusätzlichen reversiblen Vernetzungspunkte durch die ionische Clusterbildung wirken sich aufgrund der eingeschränkten Mobilität schwächer aus als in den anderen Konzepten.
Neben den hergestellten Blends wurden auch die ionisch modifizierten BIIR-Proben separat untersucht. Diese zeigten besonders bei der Verwendung von kurzkettigen Alkylimidazolen herausragende mechanische Eigenschaften. Die Ursache dafür liegt vermutlich in der Bildung von stärkeren und kompakteren ionischen Clustern.
Für die Testung der Selbstheilungseigenschaften wurden an zerschnittenen und geheilten Probekörper Zugversuche durchgeführt und mit den Werten der unbehandelten Probekörper verglichen. Um eine reproduzierbare Probenvorbereitung zu gewährleisten, wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Schneidevorrichtung entwickelt, in der die Heilungsversuche unter gleichen Bedingungen durchgeführt werden konnten.
Gute Selbstheilungseigenschaften konnten für die Blends nach Konzept 3 beobachtet werden. Die vorherige Modifizierung des BIIR mit längeren Alkylimidazolen wirkte sich dabei besonders vorteilhaft auf die Heilung der Proben aus. Ebenfalls sehr gute Heilungsraten konnten für die Blends nach Konzept 1 ermittelt werden. Jedoch zeigt diese Art der Modifizierung aufgrund der geringen mechanischen Stabilität das geringste Potential für mögliche industrielle Anwendungen. Für die Blends nach Konzept 2 wurden eher schlechte Heilungsraten ermittelt. Die ausschließlich ionisch modifizierten Proben zeigten die mit Abstand beste Selbstheilung, wobei die Verwendung von langkettigen Alkylimidazolen für die Heilung vorteilhaft ist. Im Vergleich mit aus der Literatur bekannten elastomeren Materialien konnten deutlich bessere Bruchspannungen für geheilte und unbehandelte Probekörper erreicht werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass über die ionische Modifizierung von BIIR nach den drei vorgestellten Konzepten Materialien mit sehr guten mechanischen Eigenschaften und herausragender Selbstheilung hergestellt werden konnten. Es zeigte sich, dass diese Eigenschaften eng mit der Mobilität der für die reversible Vernetzung verantwortlichen ionischen Gruppen verknüpft sind. Der Vergleich mit einem konventionell schwefelvernetzten BIIR zeigte, dass die physikalische Vernetzung über die Bildung von ionischen Clustern (Konzept 2 und 3) vergleichbar bzw. stärker ist. Weiterhin sind diese Materialien rezyklierbar, da bei höheren Temperaturen ein Schmelzen durch Auflösen der ionischen Cluster zu erwarten ist. Diese Verbesserungen gegenüber dem schwefelvernetzten BIIR zeigen deutlich das Potential dieser Materialen für mögliche Anwendungen in der Industrie.
Book chapters on the topic "Self-Healing elastomer"
1
Mat Saad, Norshahli, and Syazana Ahmad Zubir. "Preparation and Characterization of Polyoxime-Urethane Elastomer for Self-Healing Application." In Springer Proceedings in Materials, 33–44. Singapore: Springer Nature Singapore, 2023. http://dx.doi.org/10.1007/978-981-99-2015-0_3.
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2
Aurilio, Mike, and Hassan Baaj. "Examining the Effects of a Self-healing Elastomer on the Properties of Bitumen." In RILEM Bookseries, 857–63. Cham: Springer International Publishing, 2021. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-030-46455-4_109.
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3
Zubair, Zakariya, Ahmad Usman, and Asif Hafeez. "Self-healing Elastomers." In Advanced Functional Polymers, 101–28. Singapore: Springer Nature Singapore, 2023. http://dx.doi.org/10.1007/978-981-99-0787-8_6.
Full text
4
Rajput, Viveksheel, Jasdeep Bhinder, and Gurpreet Singh. "Research Progress of Self-Healing Elastomers Materials: Processing and Characterization." In Materials for Biomedical Simulation, 59–69. Singapore: Springer Nature Singapore, 2023. http://dx.doi.org/10.1007/978-981-99-5064-5_3.
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5
Li, Weihang, Linjun Zhang, Yong Zhu, and Jinrong Wu. "Self-healing elastomers." In Recent Advances in Smart Self-Healing Polymers and Composites, 271–304. Elsevier, 2022. http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-12-823472-3.00015-1.
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6
Mark, James E., Dale W. Schaefer, and Gui Lin. "Elastomeric Networks." In The Polysiloxanes. Oxford University Press, 2015. http://dx.doi.org/10.1093/oso/9780195181739.003.0009.
Full textAbstract:
Gelation is the cross-linking process that leads to the network structures required for rubberlike elasticity. In some cases, gelation can be reversible. There have been numerous studies involving theory and simulations exploring gelation and the mechanical properties of the resulting networks. Cross linking with free radicals is still quite common. Radiation has often been used to carry out the cross linking, as have new techniques known as “click” chemistry. Hydrosilylation is also popular. Networks have even been designed with movable cross links. Finally, reactive groups can be placed at the chain ends or within the chains themselves. Related studies have involved polydimethylsiloxane (PDMS)-based organogelators, web-to-pillar transitions of gels, and silica aerogels. There has also been interest in polysiloxanes in interpenetrating hydrogels with high oxygen permeabilities and viscoelastic magnetic gels. Organic-inorganic hybrids with relatively low melting temperatures also exist, some of which can be made to be self-healing. Gels are also formed in swelling experiments, which are useful for equilibrium experiments to characterize network structures. One of the recent topics in this area involves stimuli-responsive gels, under the descriptive title of “self-walking gels” “wormlike motion of gels,” and “peristaltic motion of gels.” The earliest studies of networks formed in solution were undertaken to investigate some subtle aspects of the elastic free energy expression— whether or not an additional term in the logarithm of the volume was required. Other studies focused on the properties of networks in general. As can be gathered from chapter 4, it is difficult to obtain information on the topology of a network. Some studies have therefore taken an indirect approach. Networks were prepared in a way as to simplify their topologies, and their properties were measured and interpreted in terms of reduced degrees of network-chain entanglement. The two techniques employed involved separating the chains prior to cross linking by either dissolution or stretching. After cross linking, the solvent is removed or the stretching force is relaxed, and the network is studied (unswollen) with regard to its stress-strain properties, typically in elongation.
Conference papers on the topic "Self-Healing elastomer"
1
Jeong, Seonghyeon, Anders E. Daugaard, and Anne Ladegaard L. Skov. "Autonomously self-healing dielectric elastomer actuators from thermoplastic polydimethylsiloxane elastomer." In Electroactive Polymer Actuators and Devices (EAPAD) XXIII, edited by John D. Madden, Iain A. Anderson, and Herbert R. Shea. SPIE, 2021. http://dx.doi.org/10.1117/12.2576864.
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2
Bender, Scott N., Nicholas Smith, Foram Madiyar, and Daewon Kim. "Self-Healing Composite Dielectric Elastomer Sensor for Inflatable Space Structures." In AIAA SCITECH 2023 Forum. Reston, Virginia: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2023. http://dx.doi.org/10.2514/6.2023-2403.
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3
Tang, Miao, Jianing Wu, Kaiqing Wang, Mingliang Ying, Hongkun Lv, and Zhuo Li. "Preparation of autonomously self-healing electrode based on double network supramolecular elastomer." In 2020 IEEE 70th Electronic Components and Technology Conference (ECTC). IEEE, 2020. http://dx.doi.org/10.1109/ectc32862.2020.00350.
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4
Asthana, P., A. Bukhamseen, M. Baltaeva, and M. Orlov. "Multishell-Core Flexible Self-Healing Nonmetallic Electric Connector Concept and Evaluation." In Offshore Technology Conference. OTC, 2024. http://dx.doi.org/10.4043/35041-ms.
Full textAbstract:
Abstract Intelligent well completions are complex design integrated packages that includes flow control tools, zonal isolation devices, downhole monitoring systems, control, and emergency shut-in systems. This complete package allows for local automation and optimization of multi-lateral reservoirs or target developments, as well as independent or remote-control operations. As part of the intelligent completion system, the downhole wet connect links the upper and lower completions providing hydraulic, electric or both linkage for power to lower completion equipment. This paper proposes a downhole electric Wetconnect concept that differs from current downhole methods in that it is conformal, nonmetallic, has a multishell-core structure, and self-healing capabilities that allow the structure to be restored once the electric contact is disengaged by removing connecting pin. This paper presents the construction, working principles and assessment of the unique electric connector and describes initial literature review from lab study on synthesis methods. The procedure of developing the multishell-core connector is challenging and comprises selection, synthesis and interlacing of various layers with different properties. Metallic and Nonmetallic conductors, including powders, liquid metal, carbon materials, are anticipated to be employed as the connector’s core, which will be protected by dielectric layers. The material for the dielectric layers will be selected depending on temperature resistance and required thickness. The outer layers or shells can have cleaning and autonomous self-healing characteristics against both mechanical or electrical damage, by including microcapsules or employing the vascular network. Furthermore, self-healing elastomers are being studied for the outer most layer of downhole Wetconnector. Non-Metallics for conducting core are carbon-nanotubes and graphene-based conductors, and like traditional metal wires, now have electrical characteristics of their metallic counterparts, as well as several benefits, such as resilience to severe temperatures. A highly stretchable and heat-resistant material will be chosen as the dielectric layer from a range of commercially available elastomers and other silicone compounds. Due to high cost of constructing a vascular network, microcapsules containing healing agents are preferred in terms of self-healing characteristics of the outer layer. It is possible to create a self-healing elastomer that combines the unique qualities of high stretchability and universally autonomous self-healing. The key to this design is the synergistic interaction of several dynamic bonds, such as disulfide metathesis, strong crosslinking H-bonds, and weak crosslinking H-bonds. The paper introduces concepts and presents preliminary lab study of novel multishell-core flexible self-healing nonmetallic electric connector. The development plan includes electric connection evaluation, along with self-healing characteristics and resistance to water penetration under hydrostatic pressure. It is anticipated that when the tubing is redeployed, the intelligent well completion incorporated with this novel connector will allow for multiple orientation agnostic disconnect/reconnect of the upper completions and lower completions in a multi-lateral well configuration.
5
Zhao, Chenyan, and Yichen Li. "Effect of microphase-separated structure on mechanical toughening of autonomous self-healing tough elastomer in sensor applications." In 2021 International Conference on Computer Information Science and Artificial Intelligence (CISAI). IEEE, 2021. http://dx.doi.org/10.1109/cisai54367.2021.00138.
Full text
6
IGBOKWE, EMMANUEL, SAMUEL IBEKWE, PATRICK MENSAH, GUOGIANG LI, and CHINMEN DAVID. "THE EFFECT OF TWO-WAY SHAPE MEMORY ON THE HEALING OF POLY (ETHYLENE-CO-METHACRYLIC ACID) AND POLYBUTADIENE BLEND." In Proceedings for the American Society for Composites-Thirty Seventh Technical Conference. Destech Publications, Inc., 2022. http://dx.doi.org/10.12783/asc37/36419.
Full textAbstract:
Development in self-healing materials and smart composites has continuously improved for many decades and has given rise to many real-life applications with implications for engineering materials, structures, and human beings who rely on these technological innovations to further human endeavor. This study involves the use of intrinsic selfhealing ability of poly (ethylene-co-methacrylic acid) thermoplastic, known by its commercial name as Surlyn 9520©, and combined two-way shape memory effect with Di cumyl-peroxide (DCP) cross-linked polybutadiene elastomer to achieve crack narrowing and closure with subsequent healing of the polymer blend surface. The simple batch mixing process resulted in an immiscible yet compatible blend, determined by two distinct melting peaks from DSC characterization and FTIR spectroscopy analysis. Different blends ratios of 80/20, 70/30, 60/40, 50/50 were investigated and characterized. However, the 80/20 blend was chosen to demonstrate the significance of the two-way shape memory effect, where a material experiences elongation upon cooling and contraction upon heating to achieve crack closure and effectual healing. Two sets of samples were studied; control Sample known as 2A and 2B samples were one time programmed to about 300% strain. Self-healing, which is a function of the poly(ethylene-co-methacrylic) acid component of the blend, was established for both sets of specimens. The flexural properties from three-point bending test indicate that although both sets of samples achieved good healing efficiencies, the 2B programmed samples displayed better healing efficiencies than the control by 30%.
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Al-Khayyat, Bader, Meshari Al-Mudhaf, Ali Hussein Saffar, Tarasankar Mitra, Ken Monteiro, Sarah Al-Safran, Saleh Gholoum, et al. "Improving Zonal Isolation and Cutting the Water Production with the Help of an Engineered Self-Healing Cementing System: A Case Study Review of the First Implementation of its Kind in Kuwait." In SPE Conference at Oman Petroleum & Energy Show. SPE, 2022. http://dx.doi.org/10.2118/200299-ms.
Full textAbstract:
Abstract In one of the prolific fields in Kuwait, achieving zonal isolation posed a big challenge mainly due to setting the production liner shoe close to the oil-water-contact zone. Cement bond logs from the primary cementing jobs were not acceptable due to contamination from intruding water leading to a high water-cut in the produced oil. We review the first implementation of a self-sealing Cementing System in Kuwait to improve zonal isolation and cutting the water production. A comprehensive pre-job study was executed to engineer a suitable cementing system containing a swellable elastomer for oil-water-cuts with proper test in Lab. A novel HPHT multi-function test cell apparatus and procedure were utilized to measure in-situ ability of fractured cement specimens to seal oil-water-flows under the given simulated downhole conditions. Shrinkage or expansion of the set cement was also verified under pressure and temperature with a continuous test method run over several days. Thorough lab tests and Computational Fluid Dynamics simulations were run to enable a fit-for-purpose and robust cement slurry design ensuring proper placement of the cementing system in the well. This paper will describe how this cement was designed and engineered in laboratory. It will also describe how the set up was made simulating a crack in cement specimen and injecting water cut oil reacts and provides desired results. A calculated cement engineering approach was adopted to ensure better cement slurry placement and reduce the chances of slurry contamination. The test conditions were staged to replicate the most appropriate downhole conditions of pressure, temperature and simulated micro channel in the cement sheath. After the successful implementation of the self-sealing cementing system along the 7-in production liner in 2 wells, the corresponding cement bond log images showed hydraulic isolation and the production data from the wells indicated a reduction of nearly 50% in the water cut thus allowing a favorable oil production. This technology is applied in other wells of this field and other fields also with good results. This is being continued to use in critical wells.
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Hitchcock, Dale, Timothy Krentz, Anastasia Mullins, Charles James, Qianhui Liu, Siyang Wang, Samruddhi Gaikwad, and Marek W. Urban. "Hydrogen Permeability of Self-Healing Copolymers for Use in Hydrogen Delivery Applications." In ASME 2022 Pressure Vessels & Piping Conference. American Society of Mechanical Engineers, 2022. http://dx.doi.org/10.1115/pvp2022-84051.
Full textAbstract:
Abstract Safe and reliable fueling components are essential for large scale deployment of H2 fuel. Field data has shown that existing materials used in dispensing hoses do not meet current standards for component reliability. Currently modern copolymerization methods are under investigation to create a new platform for inner hose technologies using self-healable copolymers. Ideally these inexpensive self-healable copolymer inner layers will reduce the cost of H2 delivery hoses and extend their service life beyond 25,000 refills. In this work gas driven hydrogen permeability measurements were performed on a variety of self-healing copolymer membranes all of which have exhibited excellent self-healing properties in previous studies. Copolymers were prepared with Poly(2,2,2-trifluoroethyl methacrylate/n-butyl acrylate) [p(TFEMA/nBA)] and Poly(methyl methacrylate/nbutyl acrylate) [p(MMA/nBA)]. Measurements were performed through a range of temperatures and source pressures. Additionally, the effects of composition, copolymer ratio, and molecular weight on the hydrogen permeability, solubility, and diffusivity were all studied. As expected, hydrogen permeation through the samples is proportional to the source pressure and inversely proportional to the molecular weight of the polymer. In general, the self-healing copolymers exhibit hydrogen permeabilities consistent with literature data for similar elastomers. These results suggest this class of self-healable copolymers may be promising candidates for use as inexpensive inner layers in hydrogen dispensing hoses with extended service life.
9
Langenbach, Jakob, Camille Bakkali-Hassani, François Tournilhac, and Sophie Norvez. "FAST RETURN AND FULL ELASTIC RECOVERY IN SELF-HEALING ELASTOMERS FOR SOFT ROBOTIC ACTUATION." In 10th ECCOMAS Thematic Conference on Smart Structures and Materials. Patras: Dept. of Mechanical Engineering & Aeronautics University of Patras, 2023. http://dx.doi.org/10.7712/150123.9942.445354.
Full text
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Vatankhah-Varnosfaderani, Mohammad, Sergei S. Sheyko, Krzysztof Matyjaszewski, William F. M. Daniel, Qiaoxi Li, Benjamin J. Morgan, and Richard J. Spontak. "Inherently pre-strained elastomers with self-healing property: new generation of freestanding electroactuators (Conference Presentation)." In Electroactive Polymer Actuators and Devices (EAPAD) XIX, edited by Yoseph Bar-Cohen. SPIE, 2017. http://dx.doi.org/10.1117/12.2261503.
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