Возможности самовосстановления тканей. Организм – самовосстанавливающаяся система. За восстановление структур организма отвечает щитовидная железа Самовосстанавливающиеся органы человека

Материаловедение

Н.Н. Ситников 1, 2 , И.А. Хабибуллина 1 , В.И. Мащенко 3

1 ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» (Россия, Москва)

2 Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (Россия, Москва)

3 Московский государственный областной университет (Россия, Москва)

Аннотация. Данный обзор посвящён механизмам получения эффектов самовосстановления исходных свойств или каких-либо характеристик в различных искусственно созданных материалах, таких как: полимеры, керамики, металлы, композиционные материалы и т.д. Кратко рассмотрены химические и физические процессы, обуславливающие эффекты самовосстановления, а также приведены примеры и экспериментальные прототипы самовосстанавливающихся материалов.

Ключевые слова: самовосстановление, самозалечивание, самозаживление, полимеры, керамики, цементы, бетоны, металлы, композиционные материалы.

Self-healing materials: an overview of self-healing mechanisms and their applications

Abstract. This review is devoted to the mechanisms of obtaining self-healing effects of the original properties or any characteristics in various artificially created materials, such as: polymers, ceramics, metals, composite materials, etc. The chemical and physical processes causing effects of self-restoration are briefly considered. Examples and experimental prototypes of the self-repairing materials are given.

Key words: self-restoring, self-healing, polymers, ceramics, cements, concretes, metals, composite materials .

Выпуск	Год
№1(9)	2018	Ситников Н.Н. , Хабибуллина И.А. , Мащенко В.И. Самовосстанавливающиеся материалы: обзор механизмов самовосстановления и их применений // Видеонаука: сетевой журн. 2018. №1(9). URL: (дата обращения 1.04.2018).

Самовосстанавливающиеся материалы: обзор механизмов самовосстановления и их применений

Введение

Самовосстанавливающиеся («самозалечивающиеся») материалы – это искусственно созданные вещества или системы, способные автоматически и автономно частично или полностью восстанавливать исходные характеристики после причиненных им повреждений. В идеале процессы восстановления должны происходить без какого-либо внешнего вмешательства, особенно человека . Самыми выдающимися самовосстанавливающимися материалами являются биологические материалы, которые проявляют способность к самовосстановлению и регенерации своих функций после получения внешних механических повреждений, и именно по отношению к ним применимы термины самозалечивающиеся или самозаживляющиеся материалы. В биологических системах самовосстановление может происходить как на уровне единичных молекул (например, восстановление ДНК), так и на макроуровне: срастание сломанных костей, заживление поврежденных кровеносных сосудов и т.д. Эти процессы знакомы всем, однако материалы, изготовленные человеком, в большинстве случаев не обладают подобной способностью к самовосстановлению (хотя бы потому, что «живыми» они не являются). Искусственные «самозалечивающиеся» материалы открыли бы огромные возможности, в особенности в тех случаях, когда в труднодоступных зонах на как можно более длительный срок необходимо обеспечить надежность материалов.

Способность искусственных материалов к самовосстановлению каких-либо свойств может позволить увеличить их срок службы, снизить затраты на поддержание их в рабочем состоянии и ремонт, а также повысить уровень безопасности конструкции или изделия в целом. По этой причине самовосстанавливающиеся материалы в настоящее время составляют предмет одной из самых исследуемых областей материаловедения .

Самовосстанавливающиеся материалы в зависимости от механизма запуска процессов самовосстановления могут быть разделены на два различных класса: автономные и неавтономные. При автономном самовосстановлении импульсом для запуска каких-либо процессов восстановления является само повреждение, и материал способен частично или полностью восстановить свои исходные характеристики без какого-либо дополнительного внешнего воздействия. Для неавтономных механизмов самовосстановления требуется внешнее инициирование, например, повышенная температура или свет. Механизмы самовосстановления искусственных материалов подразделяются на «внешние» и «внутренние» по способу организации процессов «самозалечивания». «Внешние» механизмы самовосстановления основаны на неких внешних, специально внедренных в матрицу основного материала восстанавливающих компонентах, например, микрокапсул с залечивающими веществами, а «внутренние» механизмы самовосстановления не требуют наличия каких-либо дополнительных восстанавливающих составов.

Самовосстанавливающиеся материалы представляют собой широкий класс веществ и могут быть подразделены на «чистые» материалы (полимеры, керамики, цементы и металлы) и композиционные материалы и системы, которые представлены в различных комбинациях (армированные материалы, капсулированные материалы, системы с полыми и заполненными волокнами, сосудистые системы, слоистые материалы, сэндвичные панели с жидкими реагентами и т.д.) .

В представленном обзоре рассмотрены литературные данные, изданные по проблеме создания самовосстанавливающихся материалов, основным механизмам самовосстановления и примерам их практической реализации.

2. Обзор и обсуждение механизмов самовосстановления искусственных материалов

Концепция «самозалечивающихся» искусственных материалов появилась относительно недавно, несколько десятилетий назад, но благодаря современному развитию технологий материаловедения и открывающимся перспективам применения материалов, способных самовосстанавливать свои исходные характеристики после повреждений, это направление материаловедения продолжает привлекать научное сообщество и переживает бурное развитие. Сложный характер процессов, участвующих в самовосстановлении исходных характеристик материалов, требует понимания многоуровневых молекулярных, микроскопических и макроскопических процессов. В настоящем обзоре будут рассмотрены основные механизмы получения эффектов самовосстановления в различных веществах, а также их использование для создания прототипов «самозалечивающихся» материалов и композитов на их основе.

В англоязычном научном сообществе для материалов, проявляющих эффекты самовосстановления, в качестве их популяризации по аналогии с биологическими объектами используют термин «self-healing materials», что в прямом переводе звучит как «самозалечивающиеся» или «самозаживляющиеся» материалы и подразумевает восстановление исходной структуры материала. В прямом переводе термины «самозалечивающиеся» или «самозаживляющиеся» не совсем корректно отражают суть происходящих явлений в «неживых» органических и неорганических материалах, но дают хорошее объёмное (общее) представление об итоговом макроскопическом эффекте. В русскоязычной научной литературе на наш взгляд более корректно использовать термин – самовосстановление, однако данный термин требует подчёркивания параметров или характеристик, которые были восстановлены после деструкции. Поэтому в данном обзоре авторы будут использовать термин «самозалечивание» при общем описании соответствующих эффектов, а самовосстановление при конкретном упоминании восстанавливаемых свойств.

2.1. Самовосстанавливающиеся полимерные материалы

Требования современного материаловедения таковы, что зачастую самовосстановление в искусственных материалах, и в частности в полимерах, наиболее востребовано в случаях механических повреждений различного масштабного уровня:

в микротрещинах, в непосредственной близости к тому месту, где межмолекулярные связи были повреждены;

в макротрещинах, (должны быть сформированы условия для заполнения трещины «залечивающим» веществом);

в участках с разъединенными поверхностями (необходимы условия для их соединения).

С макроскопической точки зрения вызванное механическим воздействием повреждение уровня микротрещины может привести к повреждению более широкого масштаба, так что «самозалечивание» микротрещин становится надежной защитой от образования макротрещин и является наиактуальнейшей задачей полимерного материаловедения.

Самовосстановление механических повреждений в полимерных системах может быть достигнуто, как за счет использования ковалентных связей, так и с помощью нековалентных взаимодействий. В первом случае используются различные реакции сшивания, Дильса-Альдера и другие. Нековалентное заживление может быть реализовано за счет образования водородных связей и комплексных соединений, ароматического взаимодействия (π-π-взаимодействия), ионного взаимодействия, сил Ван-дер-Ваальса и других нековалентных взаимодействий. Для заживления могут быть также использованы различные золь-гель процессы. Изменение вязкости при изменении скорости сдвигового течения некоторых олигомерных и полимерных материалов может при определенных условиях придавать им характеристики самовосстановления .

Реакции сшивания могут быть самоинициированы или вызываться облучением и механическим воздействием на специально введенные низкомолекулярные соединения или на реакционные группы, связанные с основной цепью макромолекулы.

Примером залечивания с помощью ковалентного сшивания является использование реакций, приводящих к формированию устойчивых связей между ацилгидразиновыми группами на концах макромолекул полиэтиленоксида (ПЭО). Фотографии, иллюстрирующие самозаживляющие свойства геля модифицированного ПЭО, показаны на рисунке 1 . Два образца геля были окрашены (один – сажей, другой – родамином) и разрезаны. Далее половина образца, окрашенного сажей, была приведена в контакт с половиной, окрашенной родамином. После семи часов при комнатной температуре эти две половины соединились в единый достаточно прочный материал. .

Рисунок 1. Фотографии самовосстанавливающегося геля ПЭО: (а, б) каждый из образцов разделен пополам, (в, г) половинки разноокрашенных образцов соединили вместе, (д) попытка деформирования образца пинцетом через 7 часов после соединения половинок .

Реакции циклоприсоединения Дильса-Альдера также могут быть использованы для реализации механизма самовосстановления в полимерных материалах (рисунок 2) . Такие реакции представляют собой согласованное присоединение 4+2, протекающее между 1,3-диеном и ненасыщенным соединением – диенофилом. Обычно диен содержит электронодонорный заместитель, а диенофил – электроноакцепторную группу. Менее распространён вариант, когда электронообогащённым соединением является диенофил . Реакция Дильса‑Альдера используется в таких специально модифицированных материалах, как эпоксидные смолы, полиакрилаты и полиамиды. Образование связей между диеном и диенофилом после их физического разрыва может стимулироваться внешним излучением на материал или повышением его температуры, однако чрезмерное повышение температуры может приводить к разрушению образовавшихся связей.

Рисунок 2. Схематическое изображение реализации механизма самовосстановления посредством реакции циклоприсоединения при облучении материала ультрафиолетовым излучением .

На рисунке 3 представлены фотографии, иллюстрирующие, как разрезанный полимерный материал при нагреве или под воздействием ультрафиолетового излучения восстанавливает свою целостность за счёт протекания реакций циклоприсоединения в сополимере бутилметакрилата и оксидиоалкилена, тем самым реализуя самовосстановление поверхности .

Рисунок 3. Фотографии самовосстановления поверхности полимера при реализации реакции циклоприсоединения: (а) исходный разрез, (б) нагрев до 140 °С в течение 2 минут, (в) нагрев до 140 °С в течение 5 минут – полное «залечивание» царапины .

В некоторых полимерах, где механические разрушения происходят за счёт гомолитического разрыва связей, с образованием свободных радикалов возможно протекание реакций автоматического самовосстановления. Для этого разъединённые концы цепочек с реакционными группами должны переместиться и прореагировать друг с другом прежде, чем образовавшиеся свободные радикалы вступят в другие реакции. Для эффективного самовосстановления свойств подобных материалов необходимо избегать взаимодействия свободных радикалов с кислородом. Если свободные радикалы провзаимодействуют с кислородом, они не смогут взаимодействовать с другими концами цепочек, и, таким образом, материал не сможет «самозалечиться». Например, строение полимерного комплекса тритиокарбоната позволяет осуществлять перегруппировку связей через образующийся промежуточный свободный радикал . Восстановление разорванных связей в тритиокарбонате осуществляется через мобильные группы со свободными радикалами и стимулируется ультрафиолетовым излучением .

Термопластичные полимерные материалы, в которых присутствуют ковалентные связи, способные к обратимым реакциям, также могут проявлять свойства «самозалечивания». В качестве примера можно привести полимеры с привитыми алкоксиаминовыми группами (Рисунок 4) . Хотя обратимость и синхронность этих реакций наряду с гидрофобными взаимодействиями, используемыми в таких термопластах, довольно эффективно способствуют заживлению, нет никакой гарантии, что механическое повреждение не приведет к разрыву C–C связей. При таких обстоятельствах данные материалы не смогут показать стабильного самовосстановления связей.

Рисунок 4. Схематическое изображение обратимого разрыва связей в алкоксиаминовой группе .

Большинство полимеров и полимерных систем, находящиеся выше температуры стеклования обладают способностью к частичному или полному самовосстановлению при соединении разъединённых поверхностей. Этот механизм самовосстановления хорошо стимулируется дополнительным нагревом. Также некоторые материалы, эксплуатируемые ниже температуры стеклования, могут быть залечены при помощи нагрева места повреждения.

Яркий пример такого автономного самовосстанавливающегося полимера – материалы на основе боросилоксанов, представляющие собой неньютоновские жидкости, в которых олигомерные силоксановые молекулы соединены координационными связями, способными к быстрому восстановлению после разрыва. После повреждения нужно просто прижать друг к другу поверхности разрыва, и материал восстановит разорванные связи (рисунок 5). Такие материалы способны в течение нескольких минут «самозалечивать» образующиеся проколы и трещины (рисунок 5) .

Рисунок 5. Фотографии двух полимеров на основе боросилоксана: (a) два полимера в исходном состоянии; (б) разъединённые полимеры; (в) соединённые полимеры; (г) «залеченный» при соединении полимер; (д) растянутый и (е) разорванный «залеченный» полимер [ВИДЕО].

Супермолекулярные (надмолекулярные) взаимодействия в большинстве случаев позволяют осуществить более быстрое восстановление связей, чем ковалентные связи. Однако такие материалы обычно не обладают хорошими механическими свойствами, являясь достаточно мягкими и подвижными, что ограничивает области их применения.

Как уже упоминалось выше, самовосстанавливающиеся материалы в зависимости от применяемого механизма инициирования и природы процессов самовосстановления разделяют на два различных класса: автономные и неавтономные. Автономные процессы самовосстановления в полимерных материалах в чистом виде наблюдаются в высокомолекулярных системах, а также при введении в полимерную матрицу капсул или иных структурных элементов (будет рассмотрено далее) с различными «залечивающими» реагентами, например эпоксидными смолами. Для запуска неавтономных процессов самовосстановления в полимерах требуются какие-либо внешние воздействия, например, повышенная температура или оптическое излучение.

Среди неавтономных механизмов самовосстановления можно выделить пять основных путей их реализации. Первый из механизмов самозалечивания основан на обратимых реакциях. Наиболее широко используемый процесс базируется на реакциях Дильса‑Альдера. Второй механизм неавтономного самовосстановления основывается на включении плавких термопластичных добавок в матрицу термореактивного материала. Нагревание позволяет перераспределить термопластичные добавки в микротрещины, предотвращая их разрастание. Третий и четвертый механизмы неавтономного самовосстановления реализуются за счёт динамических надмолекулярных связей и иономеров. Пятый механизм для достижения преимущественного внутреннего самозаживления основан на молекулярном распространении материала за счёт диффузии .

2.2. Самовосстанавливающиеся керамические материалы

Эффекты самовосстановления в керамических материалах проявляются не так обширно и ярко, как в полимерах. В керамиках в общих случаях возможно самовосстановление лишь небольших дефектов, размеры которых ограничиваются сотнями микрометров. Тем не менее «самозалечивание» микротрещин, вызванных механическим износом или тепловым напряжением, в керамических материалах позволяет заметно улучшить их эксплуатационные характеристики. Самовосстановление микротрещин в керамических материалах основано на процессах окисления составных частей керамической матрицы при высоких температурах. Такие эффекты самовосстановления наблюдаются в керамических материалах, содержащих фазы M n+1 AX n (МАХ-фаза), где М – переходный металл, А – элемент IIIA или IVA подгруппы периодической системы, Х – углерод или азот. В самовосстанавливающихся керамических материалах часто используются окислительные реакции, при этом объем оксида превышает объем исходного материала. В итоге микротрещины получаются заполненными окислами A-элемента, сформированными из составляющих МАХ-фазы во время воздействия высокой температуры в кислородосодержащей атмосфере. Как результат, продукты этих реакций из-за увеличения объема могут быть использованы для заполнения небольших трещин .

Например, в самовосстанавливающейся Ti 2 AlC керамике используется эффект заполнения трещины соединениями α-Al 2 O 3 и TiO 2 , образующимися при высокой температуре в воздушной среде (рисунок 6) .

Рисунок 6. Изображение полностью «залеченной» трещины: (а) после выдержки в печи при 1200 °С в течение 100 часов, (б) увеличенное изображение, (в) «картирование» по элементному составу соединений в «залеченной» трещине.

Ещё один из примеров «самозалечивания» керамики – самовосстанавливающее окисление SiC-керамики. Активный SiC наполнитель, внедренный в матрицу, окисляется проникающим кислородом, тем самым образованный SiO 2 полностью заполняет трещину .

2.3 Самовосстанавливающиеся металл ические материалы

В металлических материалах из-за их особых свойств достигнуть эффекта самовосстановления более затруднительно, чем в большинстве других классов материалов. Одним из препятствий является характер связи между атомами и их низкая подвижность при рабочих температурах. В основном дефекты в металлах «залечиваются» более легкоплавкими и пластичными фазами, введёнными в основную матрицу материала, или ускоренным формированием агломератов из фаз, выпадающих при определённых условиях из основного материала в местах дефектов. Расплавленные или выпадающие фазы могут заполнить дефект и остановить дальнейший рост разрушения . Механизм «самозалечивания», заключающийся в диффузии выпадающих веществ из перенасыщенного твердого раствора в дефектные места, может предотвратить образование пустот (рисунок 7) . Эффективность данного механизма самовосстановления зависит от температуры, приложенного напряжения, места дефекта, его ориентации в поле напряжений и границ зерна .

Рисунок 7. Иллюстрация механизма роста каверны и перемещения в неё атомов осадка из перенасыщенного твердого раствора .

Эксперименты «залечивания» повреждения с помощью выпадения фаз и ползучести каверн в сталях продемонстрировали динамические выпадения меди, нитрида бора (BN) или золота на поверхности «ползущей» каверны. Было продемонстрировано, что автономное восстановление повреждения при нагреве за счёт ползучести выпадающих фаз может быть достигнуто в железе, содержащем небольшое количество золота. При температуре 550 °C выпадающие атомы золота на свободной поверхности каверны приводят к заполнению поры и, в результате, к автономному восстановлению повреждения (рисунок 8) . Агломераты из выпавших частиц золота собираются в образованных полостях (кавернах), прежде чем каверны смогут объединиться в микротрещины вдоль границ зерна. Границы зерна и дислокации являются быстрыми маршрутами для транспорта атомов золота, растворённых в матрице железа, к возникшей каверне.

Рисунок 8. Изображения сплава Fe-Au после диффузии атомов золота по границам зерна при 550 °C и напряжении: (а, в) 117 MПa и (б, г) 80 MПa .

В некоторых металлических материалах также присутствуют механизмы «врождённого самозалечивания» за счёт пассивации поверхности, которые косвенно можно отнести к «самозалечиванию». Например, в таком химически активном металле как алюминий и большинстве сплавов на его основе поверхность металла в атмосфере достаточно быстро переходит в неактивное, пассивное состояние, связанное с образованием тонких и, в то же самое время, прочных поверхностных слоёв соединений, препятствующих коррозии. Таким образом, образовавшиеся участки с ювенильной поверхностью «самозалечиваются» защитной плёнкой.

2.4. Самовосстанавливающиеся цементирующие материалы

Цементирующие материалы существуют еще с Римской эпохи, а в современном мире бетон и его составляющая цемент являются одними из наиболее популярных строительных материалов. Процессом цементирования называют скрепление составных частей горной породы (песка, обломков известняков и др. пород) с растворёнными минеральными веществами. У этих материалов есть врожденная способность к самовосстановлению, о которой впервые сообщалось ещё в 1836 г. Учёные обратили внимание на то, что некоторые материалы, имеющие в своём составе минеральные компоненты, обладают природной способностью к «самозалечиванию» мелких трещин в условиях естественной среды.

Основные механизмы самовосстановления цементирующих материалов подразделяют на три основных типа: естественное или автогенное (реакции гидратации и карбонизации), биооснованное и активационное («самозалечивание» с помощью химических добавок, реакции с использованием зольной пыли, специальных расширяющихся реагентов, внедрённых GEO‑материалов и т.д.) .

Автогенное самовосстановление – врожденная способность цементирующих материалов к «самозалечиванию» трещин. Основная идея такого самовосстанавливающегося бетона состоит в добавке в него каких-либо минеральных компонентов, например, присутствующих в раковинах морских животных или иных активных веществ. Эта способность преимущественно обоснована дальнейшей гидратацией не гидратировавших цементных частиц и насыщением углекислотой гидроокиси кальция, доступ к которым раскрылся в процессе разлома. Именно минеральные компоненты влияют на склонность бетона к регенерации при взаимодействии с внешней средой. Будь то дождь или же искусственный полив, бетон активно взаимодействует с водой, а также с углекислым газом, находящимся в избытке в атмосфере Земли, наполняя трещины карбонатом кальция и формируя своеобразную корку, прочность которой не уступает прочности бетона до повреждения (рисунок 9). Цементирующие материалы в пресноводных системах могут автогенным образом «залечивать» трещины шириной до 0,2 мм за время 7 недель .

Рисунок 9. Изображения, иллюстрирующие автономное самовосстановление трещины в бетоне с минеральными наполнителями .

Способность самозаживления бетона может быть улучшена введением бактерий, которые могут вызывать образование карбоната кальция посредством их метаболической деятельности . Эти образования могут расти и способствовать более быстрому связыванию вершины трещины и эффективному «залечиванию» дефекта.

Было показано, что одним из перспективных подходов к самовосстановлению бетона является вживление в него специальных микрокапсул с бактериями, вырабатывающими известняк (биооснованное заживление). Например, было продемонстрировано вживление в материал бетона алкалофильных видов бактерий, споры которых запечатываются в специальные капсулы вместе с необходимым питательным веществом (молочнокислым кальцием). Выбранные опытным путем штаммы бактерий (например, Bacilli megaterium) крайне живучи и, пребывая в бетоне, могут годами оставаться в «спящем» состоянии, начиная свою активную жизнедеятельность только при попадании в капсулу кислорода или воды, что, собственно говоря, внутри бетона может произойти только в случае образование трещины. Первые лабораторные опыты показали, что бактерии действительно способны заделывать трещины кальцитом (рисунок 10). При этом исчезают как относительно крупные дефекты, так и микротрещины размером около 0,2 мм. Без «самозалечивания» такие микротрещины со временем способны разрастаться и привести к разрушению материала в целом .

Рисунок 10. Изображения, иллюстрирующие биооснованное заживление в бетоне .

Дополнительное самовосстановление цементирующих материалов может быть достигнуто посредством реакции определенных химических веществ (агентов) введённых в основную матрицу. Для размещения этих агентов разработаны различные схемы с включением специальных структурных элементов, таких как: капсулы, полые волокна и трубки, другие виды капилляров, устроенных по типу сосудистых систем. Капсулы или капилляры при повреждении высвобождают реакционные агенты, которые залечивают дефекты . В качестве реакционных агентов в таких системах используются различные кремнийсодержащие вещества, такие как силикаты щелочных металлов, различные формы оксида кремния и др.

3. Обзор и обсуждение самовосстанавливающихся композиционных материалов

Как уже было отмечено ранее, логичным решением улучшения характеристик самовосстановления различных материалов является разработка композиционных систем на их основе, в которые внедрены различные волокна, материалы с особыми свойствами или химические компоненты, позволяющие автономно или неавтономно уменьшить разрушение исходного материала и поспособствовать более быстрому и полному «залечиванию» дефекта .

Например, в матрицу полимера вводят какие-либо упругие волокна, которые после деформации поджимают границы разрушенной области полимера (рисунок 11), сведённые поверхности затем образуют связи и дефект «залечивается» по ранее описанным методам (автономное действие). Неавтономное самовосстановление реализуется путём введения в матрицу материалов с особыми свойствами, которые способны оказывать дополнительное влияние при внешнем воздействии, например, расширяться и тем самым уменьшать размер разрушенной области. В качестве подобных материалов могут выступать различные спутанные волокна и материалы с «эффектом памяти формы» (ЭПФ), расширяющиеся или сжимающиеся при повышении температуры, а также различные вещества, например, гели, способные в разы увеличиваться в размерах при определенном внешнем воздействии.

Рисунок 11. Схематическое изображение самовосстанавливающегося материала с волокнами .

В случае использования материалов с ЭПФ (полимеров или сплавов), им сначала придают «память» на требуемую исходную форму, далее их в исходном или деформированном виде вводят в полимерную матрицу. В дальнейшем, после разрушения или деформации полученного композитного материала, при последующем нагреве внедрённые материалы с ЭПФ «вспоминают» свою исходную форму и поджимают границы разрушенной области основного материала матрицы, которые затем «залечиваются» по ранее описанным механизмам.

Наиболее применяемым материалами с эффектом памяти являются сплавы на основе никелида титана (нитинола) . Существуют также и полимеры с памятью формы, которые возвращаются к исходной форме после воздействия на них температуры, света, электричества или магнитного поля . В качестве примера подобного композитного материала на рисунке 12 продемонстрировано укрепление матрицы из полиуретана микроволокнами, изготовленными из сплава с памятью формы. Такая схема композитного материала позволяет при появлении трещин, образовавшихся вследствие механической деформации, с помощью нагрева материала активировать восстановление формы нитей с ЭПФ, которые сжимают трещины в полимерной матрице и сводят их стенки, позволяя тем самым реализовать их «залечивание» .

Рисунок 12. Схема самовосстанавливающегося материала с нитями с ЭПФ: (а) зарождение трещины, (б) распространение трещины вглубь материала во время нагрузки, (в, г) «залечивание» трещины при нагреве .

Большое число работ посвящено изучению самовосстанавливающихся композиционных материалов, которым в основную матрицу внедряют тонкостенные инертные хрупкие капсулы с «залечивающим» веществом . При возникновении какого-либо дефекта, например, трещины, капсула ломается, «залечивающий» агент высвобождается и распространяется в трещину. При этом он либо взаимодействует с матрицей или внешней средой или смешивается с катализатором – отвердителем, заранее внедрённым в материал (отдельно от капсул), затвердевает и герметизирует трещину (рисунок 13) .

Рисунок 13. Схема самовосстанавливающегося композитного материала с заживляющими капсулами .

Подобная схема позволяет реализовать различные варианты строения капсулированного композитного материала:

капсулы с жидким (вязким) «залечивающим» веществом без катализатора в объеме матрицы; когда «залечивающее» вещество взаимодействует непосредственно с материалом матрицы или внешними факторами окружающей среды, например, атмосферой, в которой используется композит (рисунок 14, а);
капсулы с жидким (вязким) «залечивающим» веществом двух типов, которые затвердевают при смешении без дополнительного катализатора в теле матрицы (рисунок 14, б);
капсулы с жидким (вязким) «залечивающим» веществом и распределённым по объёму катализатором, который при контакте с «залечивающим» веществом вызывает его отверждение (рисунок 14, в);
катализатор, вызывающий отверждение «залечивающего» вещества, располагается на внешней стороне оболочки капсулы; при нарушении оболочки «залечивающее» вещество сразу взаимодействует с катализатором (рисунок 14, г);
многослойные капсулы с «залечивающим» веществом в защитной оболочке, в которой находятся также слои отвердителя, катализатора и др. (рисунок 14, д, е).

Рисунок 14. Схематическое изображение вариантов «самозалечивающегося» капсульного композитного материала (а-д) , схематическое изображение многослойной капсулы с «залечивающим» веществом (е) .

В качестве примеров подобных самовосстанавливающихся композитных материалов можно привести термореактивный эпоксидный полимер с микрокапсулами из дициклопентадиена и введенным в состав материала катализатором Граббса или микрокапсулами с полиэфирной смолой в оболочке из карбамидоформальдегидной смолы .

В качестве «залечивающих» жидких веществ, при смешении которых происходит отверждение для капсульной технологии хорошо подходят олигомеры или мономеры, содержащие в молекуле не менее двух эпоксидных или глицидиловых групп. Такие системы при сшивании превращаются в полимеры пространственного строения с распространённым названием – эпоксидные смолы.

Главным недостатком процесса с внешним инициированием самовосстановления посредством внедрения восстанавливающих капсульных компонентов является возможность лишь однократной «регенерации».

Развитие технологий капсульных систем для устранения проблемы однократного «залечивания» направлено на встраивание в материал матрицы вместо капсул полых волокон (капилляров) с жидкими наполнителями . Основной принцип «залечивания» в подобных системах аналогичен композитам с капсулами и реализуется в соответствии с похожими схемами (рисунок 15) . В дополнение к схемам реализации можно отнести возможность различного 2D и 3D плетения капилляров для повышения способности композита к самовосстановлению.

Рисунок 15. Схематическое изображение самовосстановления капиллярного композитного материала .

Самовосстанавливающиеся системы с полыми волокнами также полностью не решают проблему получения многоразовости эффекта «самозалечивания», связанную с тем, что компоненты, обеспечивающие заживление подобного композитного материала, расходуются и не поступают многократно в необходимом количестве. Следовательно, дальнейшее развитие этой технологии связано с обеспечением подвода необходимых компонентов или их прокачкой (в случае двухкомпонентной жидкостной схемы), что напрямую отсылает к аналогии самозалечивания биологических тканей.

В качестве примера, демонстрирующего сложность самозалечивания биологических тканей, приведём рану кожи. У нашей кожи, благодаря кровеносным сосудам, есть замечательная способность заживлять и восстанавливать себя. Кожа состоит из 2-ух главных частей – наружного слоя (эпидермиса) и внутреннего, более толстого (дермы), богатого кровеносными сосудами и нервными окончаниями. После ранения образуется сгусток фибрина (белка, который составляет основу тромба при свертывании крови и остановке кровотечения), затем идут основные стадии залечивания, частично перекрывающиеся во времени, – воспаление, формирование временной гранулематозной ткани, реконструкция ткани; наконец, восстанавливается эпидермис (рисунок 16) .

Рисунок 16. Схема заживления кожи (а) и схематическое изображение «залечивания» композитного материала двухкапиллярной сетевой сосудистой системы (б) .

В настоящее время искусственным системам далеко до кожи и биологических аналогов, однако, подобная схема заживления уже начинает использоваться. По аналогии с сосудами живого организма она получила название «сосудистой системы». Главная её отличительная черта от вышерассмотренной схемы с волокнами состоит в том, что такая система требует наличия насосов для прокачки «залечивающих» компонентов по сети «сосудов». Также могут быть применены 2D и 3D сосудистые системы и различные плетения «сосудов». Самовосстановление происходит при одновременном разрушении волокон («сосудов») с различными реагентами, которые при смешении затвердевают подобно двухкомпонентным эпоксидным смолам (рисунок 16, б). Подобные схемы сложны в изготовлении и использовании, однако они продемонстрировали многократное заживление .

Многочисленные эксперименты показали, что ни сферическая капсула, ни полые структуры не являются идеальными для достижения высокой эффективности восстановления. Гораздо большая эффективность восстановления может быть достигнута при использовании удлиненных капсул с соотношением сторон 1:10. Дальнейшие исследования подобных самовосстанавливающихся систем на основе капсул и полых волокон, главным образом, сосредоточились на улучшении качества капсул и заключенных в капсулы реагентов .

Перспективным направлением создания самовосстанавливающихся систем считаются слоистые композиционные материалы («сэндвичные» панели), имеющие в своём составе слой или несколько слоёв, обладающие каким-либо механизмом «самозалечивания». В такой схеме каждый слой выполняет свою определённую функцию, а в общей системе слоистый композиционный материал способен минимизировать повреждения и восстанавливать свои исходные макрохарактеристики . Показательным примером может служить материал типа «сэндвич» с внутренним залечивающим слоем из химически активной жидкости. Созданная самовосстанавливающаяся «сэндвичная» панель представляет собой систему, в которой химически активное жидкое или вязкое вещество, расположено между двух листов из полимерных материалов . До тех пор, пока активное вещество на основе трибутилборана (tributylborane) остаётся между панелями, оно не затвердевает. Однако как только полимерную пластину повреждает что-то извне, активное вещество вытекает из образовавшегося дефекта и полимеризируется при контакте с кислородом воздуха, после чего практически мгновенно затвердевает, герметизируя образовавшееся отверстие всего за несколько секунд (рисунок 17). Таким образом, в отверстии практически мгновенно образуется прочная пробка . «Сэндвичные» панели могут включать различные твёрдые, вязкие и жидкие наполнители, которые при возникновении дефекта материала вступают между собой в реакции, образуя твёрдую фазу. Данная схема самовосстановления не является свойством какого-либо одного материала, а является характеристикой всей системы.

Рисунок 17. Стадийный механизм самовосстановления сэндвич панели (а), наглядное испытание по «самозалечиванию»: (б) вытекание «залечивающей» жидкости после повреждения и (в) восстановленный материал .

В подавляющем случаях в подобных слоистых или капсулированных материалах «залечивание» представляется как заполнение возникающих в материале несплошностей какой-то другой субстанцией, отличной от основного материала, иногда с совершенно отличными от матричного материала свойствами. На самом деле при этом происходит не восстановление исходных характеристик материала, а формирование нового материала с другой структурой и свойствами. Тем не менее, самовосстановление в большинстве случаев подразумевает восстановление объемной или поверхностной целостности изделия с одновременным частичным или полным восстановлением важных эксплуатационных свойств, таких как герметичность, прочностные характеристики, электропроводность, экстерьер и т.д.

Концепция самовосстанавливающихся слоистых композиционных материалов является широкой и может включать различные механизмы самовосстановления в одной системе, позволяя получать уникальные эффекты «самозалечивания», которые недостижимы в других материалах .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленном обзоре были кратко рассмотрены основные механизмы самовосстановления повреждений в различных материалах и представлены примеры их реализации. Материалы, способные автономно определять и устранять повреждения на начальном уровне, обладают огромным потенциалом и возможностями применения, в особенности в тех случаях, когда в труднодоступных зонах необходимо обеспечить надежность материалов на как можно более длительный срок. Создание искусственных «самозалечивающихся» материалов всё ещё находится на ранней стадии развития, тем не менее, современные технологии уже помогли повысить долговечность и стойкость материалов, а сами материалы получили развитие и применение преимущественно в различных композитных системах. В настоящее время полимерные и цементирующиеся материалы и их композитные системы являются наиболее изученной категорией материалов в контексте способности к самовосстановлению. Исходя из открывающихся перспектив, большое количество академических и промышленных исследовательских организаций выступают с поддержкой работ по разработке новых самовосстанавливающихся материалов и исследованию кинетики и стабильности процессов «самозалечивания».

Нет сомнений, что с развитием и удешевлением технологий создания самовосстанавливающихся материалов они все чаще будут внедряться в производство с целью улучшения свойств и продления сроков эксплуатации необходимых человеку изделий и устройств.

Cписок литературы.

Ghosh S.K. Self-Healing Materials: Fundamentals, Design Strategies, and Applications Edited by Swapan Kumar Ghosh. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co, 2009, p. 306.
Bekas D.G., Tsirka K., Baltzis D. et al. Self-healing materials: A review of advances in materials, evaluation, characterization and monitoring techniques. Composites Part B, 2016, № 87, 92-119.
Абашкин Р.Е., Руднев М.О. Перспективы применения самовосстанавливающихся материалов. Сборник научных трудов XI-ой Международной научно-практической конференции «Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации»: в 4 томах. Ответственный редактор: Горохов А.А., 2014, т. 1, с. 25-28.
Kessler M.R. Self-healing: a new paradigm in materials design. Proc. Inst. Eng. Part G J. Aerosp. Eng., 2007, № 221, pp. 479-495.
Yang Y., Ding X., Urban M.W. Urban Chemical and physical aspects of self-healing materials. Progress in Polymer Science, 2015, v. 49-50, pp. 34-59.
Li V.C., Yang E. Self-healing in concrete materials. In: van der Zwaag S., editor. Self-healing materials. Dordrecht: Springer, 2007, pp.161-193.
Wool R.P. Self-healing materials: a review. Soft Matter, 2008, no. 4, pp. 400-418.
Lee H.I., Vahedi V., Pasbakhsh P. Self-healing polymer composites: Prospects, challenges, and applications. Polymer Reviews, 2016, vol. 56, pp. 225 – 261.
Van der Zwaag S., van Dijk N.H., Jonkers H.M. et al. Self-healing behavior in man-made engineering materials: bioinspired but taking into account their intrinsic character. Phil. Trans. R. Soc. A, 2009, v. 367, pp. 1689-1704.
Hillewaere X.K.D., Du Prez F.E. Fifteen Chemistries for Autonomous External Self-Healing Polymers and Composites. Progress in Polymer Science, 2015, 104 p.
Blaiszik B.J., Kramer S.L.B., Olugebefola S.C., Moore J.S., Sottos N.R. and White S.R. Self-Healing Polymers and Composites. Annu. Rev. Mater. Res, 2010, № 40, pp.179-211.
Wu D.Y., Meure S., Solomon D. Self-healing polymeric materials: a review of recent developments. Prog. Polym. Sci., 2008, № 33(5), pp. 479-522.
Акарачкин С.А. Самовосстанавливающиеся материалы. Материалы. XVIII Международной научной конференции «Решетневские чтения 2014» в 3 ч. под общ. ред. Ю. Ю. Логинова. Красноярск: Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т., 2014, ч. 1, с. 329-330.
Scheiner M., Dickens T.J., Okoli O. Progress towards self-healing polymers for composite structural applications. Polymer, 2016, no. 83, pp. 260-282.
Zwaag S., Grande A.M., Post W. Review of current strategies to induce self-healing behavior in fiber reinforced polymer based composites. Mater. Sci. Technol, 2014, № 30, pp. 1633-1641.
Wu M., Johannesson B., Geiker M. A review: Self-healing in cementitious materials and engineered cementitious composite as a self-healing material. Construction and Building Materials, 2012, no. 28, pp. 57-583.
De Rooij, Van Tittelboom K., De Belie N. et al. Self-Healing Phenomena in Cement-Based Materials. Editors: Springer. Netherlands, 2013, p. 279.
Thakur V.K., Kessler M.R. Self-healing polymer nanocomposite materials: A review. Polymer, 2015, 69, pp. 369-383.
Blaiszik B. J., Sottos N. R., White S. R. Nanocapsules for self-healing materials. Composites Science and Technology, 2008, no. 68, pp. 978-986.
Yang Y., Urban M. Self-healing polymeric materials. Chem. Soc. Rev., 2013, no. 42 (17), pp. 7446-7467.
Urdl K., Kandelbauer A., Kern W. et al. Self-healing of densely cross linked thermoset polymers - a critical review // Progress in Organic Coatings, 2017,v. 104, pp. 232-249.
Yuan Y.C., Yin Tс., Rong M.Z., Zhang M.Q. Self-healing in polymers and polymer composites. Concepts, realization and outlook: A review // eXPRESS Polymer Letters Vol.2, 4 (2008) 238–250.
Zhu D.Y., Rong M.Z., Zhang M.Q. Self-healing polymeric materials based on microencapsulated healing agents: From design to preparation. Progress in Polymer Science, 2015, v. 49–50, pp. 175–220.
Wool R., O’Connor K. Theory of crack healing in polymers. Appl. Phys., 1981, no. 52(10), pp. 5953-5963.
Jud K., Kausch H.H., Williams J.G. Fracture mechanics studies of crack healing and welding of polymers. Journal of Materials Science, 1981, no. 16,pp. 204-210.
Kim Y.H., Wool R.P. A theory of healing at a polymer-polymer interface. Macromolecules, 1983, no. 16, pp. 1115-1120.
Deng G. et al. Covalent cross-linked polymer gels with reversible sol-gel transition and self-healing properties. Macromolecules, 2010, no. 43(3), pp. 1191-1194.
Ono T., Nobori T., Lehn J.-M.P. et al. Dynamic polymer blended-component recombination between neat dynamic covalent polymers at room temperature. Chem. Commun., 2005, no. 12, pp. 1522-1524.
Skene W.G., Lehn J.-M.P. Dynamers: polyacylhydrazone reversible covalent polymers, component exchange, and constitutional diversity. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2004, no. 101(22), pp. 8270-8275.
Chung C.-M., Roh Y.-S., Cho S.-Y. et al. Crack healing in polymeric materials via photochemical cycloaddition. Chemistry of Materials, 2004, v. 16, no. 21, pp. 3982-3984.
Смит В.А., Дильман А.Д. Основы современного органического синтеза: учеб. пособие 2-е изд. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012, 752 с.
Kötteritzsch J., Hager M.D., Schubert U.S. Tuning the Self-Healing Behavior of One-Component Intrinsic Polymers. Polymer, 2015, v. 69, pp. 321-329.
Mayo J.D., Adronov A. J. Effect of spacer chemistry on the formation and properties of linear reversible polymers. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem., 2013, no. 51(23), pp. 5056-5066.
Amamoto Y., Otsuka H., Takahara A. et al. Self-healing of covalently cross-linked polymers by reshuffling thiuram disulfide moieties in air under visible light. Adv. Mater, 2012, № 24(29), pp. 3975-3980.
Yuan Y.C. et al. Self-healing polymeric materials using epoxy/mercaptan as the healant. Macromolecules, 2008, no. 41 (14), pp. 5197-5202.
Yuan Y.C., Ye Y., Rong M.Z. et al. Self-healing of lowvelocity impact damage in glass fabric/epoxy composites using an epoxyemercaptan healing agent. Smart Mater Struct, 2011, no. 20 (1), pp. 15-24.
Патент 2473216 (РФ). Способ получения масс для лепки с биоцидными свойствами Мащенко В.И., Алексеев А.Н., Картавенко Т.В., Оленин А.В. Патентообладатель: Мащенко В.И. Дата начала действия: 27.05.2011.
Мащенко В.И., Медведева И.В., Молоканова Ю.П. Использование материала на основе боросилоксана (пластидез) для дезинфекции кожи рук. Вестник МГОУ серия «Естественные науки», 2015, № 2, с. 18-26.
Nakao W., Abe S. Enhancement of the self-healing ability in oxidation induced self-healing ceramic by modifying the healing agent. Smart Materials & Structures, 2012, № 21(2), pp. 1-7.
Farle A., Kwarkernaak C., Van der Zwaag S. et al. A conceptual study into the potential of Mn+1AXn-phase ceramics for self-healing of crack damage. Journal of the European Ceramic Society, 2015, № 35, pp. 37-45.
Yoshioka S., Nakao W. Methodology for evaluating self-healing agent of structural ceramics. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 2015, v. 26, №11, pp. 1395-1403.
Ono M., Nakao W., Takahashi K. et al. A new methodology to guarantee the structural integrity of Al 2 O 3 /SiC composite using crack healing and a proof test. Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct, 2007, № 30(7), pp. 599-607.
Yang H.J., Pei Y.T., Rao J.C. et al. Self-healing performance of Ti 2 AlC ceramic. Journal of Materials Chemistry. 2012, № 22(17), pp. 8304-8313.
Shibo L., Guiming S., Kwakernaak K.et al. Multiple crack healing of a Ti 2 AlC ceramic. Journal of the European Ceramic Society, 2012, no. 32 (8), pp. 1813-1820.
Zhang S. et al. Self-healing of creep damage by gold precipitation in iron alloys. Advanced Engineering Materials, 2015, № 17(5), pp. 21-26.
Shinya N., Kyono J., Laha K. Self-healing effect of boron nitride precipitation on creep cavitation in austenitic stainless Steel. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 2006, v. 17, pp. 1127-1133.
Laha K., Kyono J., Shinya N. An advanced creep cavitation resistance Cu-containing 18Cr-12Ni-Nb austenitic stainless steel. Scripta Materialia, 2007, № 56(10), pp. 915-918.
He S.M. et al. Thermally activated precipitation at deformation-induced defects in Fe-Cu and Fe-Cu-B-N alloys studied by positron annihilation spectroscopy. Physical Review, 2010, no. 81(9), pp. 94-103.
Zhang, S. et al. Defect-induced Au precipitation in Fe–Au and Fe–Au–B–N alloys studied by in situ small-angle neutron scattering. Acta Materialia, 2013, №61(18), pp. 7009-7019.
Li V.C., Yang E. Self-healing in concrete materials. In: van der Zwaag S., editor. Self-healing materials. Dordrecht: Springer, 2007, p. 161-193.
Mehta P.K. Sulfate attack on concrete – a critical review. Materials science of concrete III. The American Ceramic Society, 1993, p. 105-130.
Hearn N., Morley C.T. Self-healing, autogenous healing and continued hydration: what is the difference. Mater Struct, 1998, № 31, pp. 563-567.
Yang Y.Z., Lepech M.D., Yang E.H. et al. Autogenous healing of engineered cementitious composites under wet–dry cycles. Cem. Concr. Res., 2007, № 39, pp. 382-390.
Tittelboom K.V., Belie N.D., Muynck W.D. et al. Use of bacteria to repair cracks in concrete. Cem. Concr. Res., 2010, № 40, pp. 157-166.
Ahn T.H., Kishi T. Crack self-healing behavior of cementitious composites incorporating various miner admixtures. J Adv. Concr. Technol., 2010, no. 8 (2), pp. 171-186.
Jonkers H. Bacteria-based self-healing concrete. Heron, 2011, no. 56 (1/2), 12 p.
Ehsan M., Somayeh A., Marwa H. et al. Evaluation of Self-Healing Mechanisms in Concrete with Double-Walled Sodium Silicate Microcapsules. Materials in Civil Engineering, 2015. DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001314.
Qian S., Zhou J., de Rooij M.R. et al. Self-healing behavior of strain hardening cementitious composites incorporating local waste materials. Cem. Concr. Compos., 2009, no. 31, pp. 61-21.
Dry C. Matrix cracking repair and filling using active and passive modes for smart timed release of chemicals from fibers into cement matrices. Smart. Mater. Struct., 1994, no. 3 (2), pp. 118-123.
Kuang Y.C., Ou J.P. Self-repairing performance of concrete beams strengthened using superelastic SMA wires in combination with adhesives released from hollow fibers. Smart Mater. Struct., 2008, no. 17 (2), pp. 20-25.
Otsuka K., Wayman C.M. Shape Memory Materials, Cambridge University Press, New York N.Y., U.S.A., 1998. 284 p.
Sanada K., Itaya N., Shindo Y. Self-healing of interfacial debonding in fiber reinforced polymers and effect of microstructure on strength recovery. Open Mech. Eng. J., 2008, № 2, pp. 97-103.
Williams G., Trask R.S., Bond I.P. A self-healing carbon fibrereinforced polymer for aerospace applications. Composites, Part A: Applied Science and Manufacturing, 2007, № 38, pp. 1525-1532.
Luo X., Mather P.T. Shape memory assisted self-healing coating. ACS Macro Lett., 2013, no. 2 (2), pp. 152-156.
Song G., Ma N., Li H.N. Application of shape memory alloys in civil structures. Eng. Struct., 2006, № 28, pp. 1266-1274.
Burton D.S., Gao X., Brinson L.C. Finite element simulation of a self-healing shape memory alloy composite. Mechanics of Materials, 2006, № 38, рр. 525-537.
Shelyakov A.V., Sitnikov N.N., Menushenkov A.P., Rizakhanov R.N. et al. Forming the two-way shape memory effect in TiNiCu alloy via melt spinning. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 2015, № 79(9), pp. 1134-1140.
Kirkby E.L. et al. Embedded shape-memory alloy wires for improved performance of self-healing polymers. Adv. Funct. Mater., 2008, № 18(15), pp. 2253-2260.
Sundeev R.V., Glezer A.M., Shalimova A.V. Structural and phase transitions in the amorphous and nanocrystalline Ti 50 Ni 25 Cu 25 alloys upon high-pressure torsion. Materials Letters, 2014, №133, рр. 32-34.
Ratna D., Karger-Kocsis J. Recent advances in shape memory polymers and composites: A review. Journal of Materials Science, 2008, № 43, pp. 254-269.
Xu W., Li G. Constitutive modeling of shape memory polymer based self-healing syntactic foam. Int. J. Solids Struct., 2010, № 47(9), pp. 1306-1316.
Rivero G., Nguyen L.-T.T., Hillewaere X.K.D. et al. One-pot thermoremendable shape memory polyurethanes. Macromolecules, 2014, no. 47 (6), pp. 2010-2018.
Kirkby E.L. et al. Performance of self-healing epoxy with microencapsulated healing agent and shape memory alloy wires. Polymer, 2009, № 50(23), pp. 5533-5538.
Yin T., Rong M.Z., Zhang M.Q. et al. Self-healing epoxy composites- Preparation and effect of the healant consisting of microencapsulated epoxy and latent curing agent. Composites Science and Technology, 2007, № 67, pp. 201-212.
Haase M.F., Grigoriev D.O., Mohwald H. et al. Development of nanoparticle stabilized polymer nanocontainers with high content of the encapsulated active agent and their application in water-borne anticorrosive coatings. Adv. Mater., 2012, № 24(18), pp. 2429-2435.
Haiyan L., Rongguo W., Wenbo L. Preparation and self-healing performance of epoxy composites with microcapsules and tungsten (VI) chloride catalyst. J Reinf. Plast. Compos., 2012, № 31(13), pp. 924-932.
White S.R. et al. Autonomic healing of polymer composites. Nature, 2001, no. 409 (6822), pp. 794-797
Jackson A.C., Bartelt J.A., Marczewski K. et al. Silica-protected micron and sub-micron capsules and particles for self-healing at the microscale. Macromol Rapid Commun, 2011, no. 32 (1), pp. 82-87.
Yang Y., Wei Z.J., Wang C.Y., Tong Z. Versatile fabrication of nanocom-posite microcapsules with controlled shell thickness and low permeability. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2013, no. 5, pp. 2495-2502.
Brown E.N. et al. In situ poly(urea-formaldehyde) microencapsulation of dicyclopentadiene. J. Microencapsul, 2003, no. 20 (6), pp. 719-730.
et al. Preparation and characterization of self-healing microcapsules with poly (urea-formaldehyde) grafted epoxy functional group shell. J. Appl. Polym. Sci., 2009, no. 113 (3), pp. 1501-1506.
Jackson A.C., Bartelt J.A., Braun P.V. Transparent self-healing polymers based on encapsulated plasticizers in a thermoplastic matrix. Adv. Funct. Mater, 2011, № 21(24), pp. 4705-4711.
Kling S., Czigany T. Damage detection and self-repair in hollow glass fiber fabric-reinforced epoxy composites via fiber filling. Compos Sci. Technol., 2014, № 99, pp. 82-88.
Toohey K.S., Sottos N.R., Lewis J.A. et al. Self-healing materials with microvascular networks. Nature Materials, 2007, № 6, pp. 581-585.
Williams H.R. et al. Biomimetic reliability strategies for self-healing vascular networks in engineering materials. J. R. Soc. Interface, 2008, № 5(24), pp. 735-747.
Hansen C.J. et al. Self-healing materials with interpenetrating microvascular networks. Adv. Mater., 2009, № 21(41), pp. 4143-4147.
Hamilton A.R., Sottos N.R., White S.R. Self-healing of internal damage in synthetic vascular materials. Adv Mater, 2010, № 22(45), pp. 5159-5163.
Esser-Kahn A.P., Thakre P.R., Dong H. et al. Three-dimensional microvascular fiber-reinforced composites. Adv Mater, 2011, № 23(32), pp. 3654-3658.
Ситников Н.Н., Хабибуллина И.А., Мащенко В.И., Ризаханов Р.Н. Оценка перспектив применения самовосстанавливающихся материалов и технологий на их основе // Перспективные материалы, 2018, №2, стр. 5-16.
Aissa B., Tagziria K., Haddad E. The Self-healing capability of carbon fibre composite structures subjectedto hypervelocity impacts simulating orbital space debris. International Scholarly Research Network. ISRN Nanomaterials, 2012, 16 p.
Williams H.R., Trask R.S., Bond I.P. Self-healing composite sandwich structures. Smart Mater. Struct., 2007, № 16, pp. 1198-1207.
Williams H.R., Trask R.S., Bond I.P. Self-healing sandwich panels: restoration of compressive strength after impact. Compos. Sci. Technol, 2008, № 68(15-16), pp. 3171-3177.
Zavada S.R., McHardy N.R. et al. Rapid, Puncture-Initiated Healing via Oxygen-Mediated Polymerization. ACS Macro Lett., 2015, № 4, pp. 819-824.

Ситников Николай Николаевич

кандидат технических наук. Cтарший научный сотрудник (ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша»), ведущий инженер (НИЯУ «МИФИ»). Cпециалист в области нанотехнологий и материалов с эффектом памяти формы.

Хабибуллина Ирина Александровна

Инженер ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша». Специалист в области нанотехнологий

Мащенко Владимир Игоревич

Кандидат химических наукю Старший научный сотрудник в Московском государственном областном университете. Специалист в области нанотехнологийю.

Authors:

Sitnikov Nikolay Nikolaevich

Federal State Unitary Enterprise Keldysh Research Center; National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute).

Candidate of Technical sciences. Senior Research Fellow. Specialist in the field of nanotechnology and materials with shape memory effect

Khabibullina Irina Alexandrovna

Federal State Unitary Enterprise Keldysh Research Center.

Engineer 3 category. Specialist in the field of nanotechnology

Mashchenko Vladimir Igore vich

Moscow Region State University.

PhD in Chemical sciences. Senior Research Fellow. Specialist in the field of nanotechnology

Вперёд >

«Почему Вы Болеете… И Как запустить механизмы самовосстановления Вашего Организма…»

(Лекарства, Врачи… И Даже БАДы НЕ Нужны)

Дело В Том, Что…

Традиционная китайская медицина предупреждает заболевания с помощью мягких, практически не требующих усилий , упражнений для внутренних органов.

Если ваш ум не открыт к восприятию новых знаний (или вы не можете быть беспристрастным), дальше, пожалуйста, не читайте, потому что в этой презентации речь пойдет о новом (хотя ему уже более 3000 лет) и совершенно отличном от западного методе самолечения и запуске механизмов самовосстановления организма .

Эта Система Цигун, зародившаяся в Китае 30 веков назад, называется «традиционная китайская медицина». И выдающийся популяризатор этой Системы профессор У Цин Чжун доступно и интересно представит вам эти практические знания.

Используя легкие для понимания сравнения и образный язык, профессор У Цин Чжун системно излагает переосмысленные им основы китайской медицины и свой подход к предупреждению и лечению распространенных хронических заболеваний .

Предложенная Им Программа Оздоровления Логично Обоснована, Проста И Доступна Любому Человеку

Программа описывает мудрую целостную систему человеческого организма с позиций современной информатики и компьютерной техники и с позиций древней китайской медицины, и на основании синтеза этих подходов предлагает новую революционную программу укрепления и восстановления здоровья.

Перед лицом многочисленных хронических заболеваний современная медицина продолжает слепо верить, что придет день, наступит час, и будет найдено лекарство, способное победить хотя бы одну болезнь… Но может быть само направление исследований выбрано неверно?

Многие лечебные методы наносят организму вред, негативно сказываются на способности организма усваивать питательные вещества и ведут к падению энергетического баланса. Низкий уровень энергии, в свою очередь, является причиной нарушения функционирования всех систем организма и приводит к тяжелым болезням.

Лишний Вес Не Есть Зарезервированная Энергия…

Напротив, лишний вес свидетельствует, что у организма не хватает энергии для вывода отходов и мусора. Настоящей причиной ожирения являются проблемы с сердцем, которые возникают задолго до того, как человек начинает набирать лишние килограммы.

Большинство тяжелых болезней - результат неправильной эксплуатации собственного организма.
Мы верим, что человеческий организм куда более совершенен, чем созданный человеком компьютер. Если соблюдать правила эксплуатации, его не так то просто вывести из строя.

Заболев, мы готовы обойти полсвета в поисках чудодейственного лекарства, но упорно не желаем изменить свои привычки и жизненный уклад. Оперативное вмешательство в организм, устройство которого современная медицина понимает весьма смутно, зачастую порождает еще более серьезные проблемы.

По представлениям китайской медицины, между всеми внутренними органами существуют сложные и тесные взаимоотношения, главное в этих взаимоотношениях - баланс. Система меридианов или активных каналов является одной из основных систем человеческого организма.

Если Рассматривать Хронические Заболевания С Позиций Системы Управления Внутренними Ресурсами Организма, Можно Найти Истинные Причины Этих Заболеваний И Разработать Новую Стратегию Их Лечения

Первыми симптомами старения чаще всего становятся проблемы с ногами из-за ухудшения циркуляции ци и крови в нижних конечностях, снижение подвижности суставов, нехватка сексуальной и жизненной энергии.

В своем курсе профессор У Цин Чжун расскажет, как с помощью простейших упражнений избавиться от этих и многих других проблем , которые с возрастом становятся всё более серьезными, и таким образом вернуть молодость и энергию своему телу.

Вы узнаете:

Почему многие лечебные методы традиционной китайской медицины направлены на оказание помощи организму избавиться от мусора и токсинов.
Почему система меридианов несет функции передачи сигналов, транспортировки питательных веществ и вывода отходов.
Почему учение о меридианах является важнейшей составляющей китайской медицины.
Почему главным в теории пяти элементов является баланс. Если в одном из внутренних органов проявляется недостаток или избыток энергии, это нарушает баланс и гармонию.
Почему большинство болей непонятной этиологии - это меридианные боли.
Почему большинству из тех, кто не находит времени для правильного сна, рано или поздно придется найти время для болезней.
Почему наши желания иногда становятся главным бременем для нашего организма.
Почему люди, выросшие в сельской местности обладают большими запасами энергии, чем горожане.
Почему большинство хронических болезней являются проявлением той или иной степени истощения энергетических ресурсов организма.
Почему спорт может улучшить проходимость энергетических каналов, повысить функциональное состояние сердечной мышцы, стимулировать работу системы выведения отходов, но не в состоянии повысить уровень энергетического баланса организма.
Почему если рано ложиться спать и простукивать канал желчного пузыря, наметится тенденция к повышению энергетического баланса как бы низок он не был до этого.
Почему важно усвоить, что энергию можно накапливать и запасать впрок.
Почему простукивание канала желчного пузыря помогает устранить блоки по ходу канала, стимулирует продуцирование желчи.
Почему простукивание канала желчного пузыря ведет к уменьшению жировых отложений в области ягодиц и бедер. Месяца через два вы заметите, что брюки стали вам велики.
Почему простукивание канала желчного пузыря принесет вам больше пользы, чем употребление дорогостоящих биологически активных добавок.
Почему сон в «правильные» часы дает организму время для переработки питательных веществ и производства крови.
Почему каналу перикарда отводится в китайской медицине особое место - многие заболевания связаны с проблемами в этом канале.
Почему повысив уровень Ци и Крови, можно рассчитывать, что организм самостоятельно начнет мероприятия по выведению «Холодного Ци».
Почему когда «Холодный Ци» выводится из канала мочевого пузыря, это может проявляться тянущими болями в спине и плечах.
Почему если «Холодный Ци» поражает людей с высоким уровнем энергии, это обычно очень серьезное поражение, и проявления простуды в данном случае тоже будут очень серьезными.

Организм человека специалисты называют открытой самостоятельно управляющейся и способной к самовосстановлению системой, которая строится по иерархическим принципам. Причем, функция самосохранения и самостоятельного восстановления включается и функционирует вне зависимости от того, есть ли на это желание и воля человека.

Отвечают за эти функции специальные центры, которые находятся в подкорковом образовании человеческого мозга. Собственно, отсюда и идет сигнал регулировать процесс самовосстановления, позыв к самоизлечению организма. Этот посыл реализуется посредством сложнейших механизмов на уровне всего организма, а также на уровне функциональной системы, каждого органа и каждой клетки. Регуляцию осуществляют посредством различных физических, химических, энергоинформационных и биоэнергетических процессов.

Особенности регулирующих систем

Когда нужна помощь организму

Как с этим быть

Самые эффективные способы борьбы с патологией связаны с медицинскими технологиями, которые позволяют обнаружить все нарушения в организме, которые препятствуют нервной системе осуществлять свои защитные и компенсаторные механизмы, проводить коррекцию этих нарушений. В этом случае выздоровление наступает даже в случае тяжелого, долго текущего хронического заболевания. Разработаны технологии, в основе которых лежит описанный выше принцип излечения заболеваний. Такие технологии предусматривают использование веществ растительного происхождения, которые в крайне малой концентрации действуют непосредственно на центры регуляции. Задействуются адаптивные реакции в подкорковых образованиях гипоталамуса. Такое лечение - высокоэффективное, максимально безвредное, физиологичное.

Печень несет в себе 500 функций. Представьте себе, что невидимые ниточки соединяют печень и щитовидную железу. Одна из этих ниточек порвалась.

Что это означает?

То, что исчезла крохотная связь двух органов в определенной функции и ее необходимо восстановить, т.к началось нарушение обмена веществ. Прием любых лекарств при этом бесполезен.

Когда вам ставят диагноз: Нарушен обмен веществ, Вам говорят, чтО конкретно из множества функций органов нарушено. Нет? Так что же лечим?

Неправильная работа щитовидной железы нарушает тонус и моторику сокращения желчного пузыря (1), приводит к патогенной сфере (2), вызывает боли в желудке (3). Вот вам и три заболевания только от того, что тоненькая ниточка печень-железа прервалась.

Можно ли восстановить их деятельность?

Можно. Только нужно быть внимательным к своему организму. Помогите ему и он сам восстановить то, что необходимо.

Если концентрация хлора в крови не восполняется, то кровь становится вязкой (варикоз, тромбофлебит, болезни сердца, шум в ушах, головная боль, гипертония, гипотония и проч). Заклеивание более крупных сосудов – инсульт, инфаркт. Да и много еще чего.

Желудок вырабатывает 10 литров желудочного сока. 2 литра идет на переваривание пищи, остальное всасывается в кровь (кровь, пот – соленые).

Желудок вырабатывает соляную кислоту, пепсины, которые растворяют органику.

К 18 часам в желудке нет соляной кислоты, нет клеток, которые ее вырабатывают.

Чтобы клетки в желудке не растворялись (нет пищи – растворяем то, что есть в желудке), необходимо через каждые 2 часа что-либо есть, перекусывать.

Завтрак – белки, жиры. Обед - супы. Ужин – каши (углеводы). Они быстро уйдут из желудка, т.к углеводы желудком не перевариваются и уйдут в кишечник.

В 18 часов включаются почки, которые начинают фильтрацию. Чтобы помочь почкам профильтровать вязкую кровь, после 18 можно пить подсоленную воду: хлор организму просто необходим, он разжижает кровь. (Хорошо подходит минвода «Ессентуки» № 4 или № 17).

Необходимо учитывать тот факт, что, если вы пьете чай, кофе, воду во время еды, то вы разбавляете желудочный сок, что приводит к более длительному перевариванию пищи, что не есть хорошо. Сейчас постоянно говорят о приеме не более 2-х литров воды в день. Кому -то это хорошо, а кому -то не хочется. Не может человек это выпить. Ну и не пейте. Не делайте как все, делайте так, как нужно вам.

Проверить щитовидную железу (можно в домашних условиях)
Прием пищи: с 5 утра до 18 вечера (max)
Питание дробное: через 2-2,5 часа. Порция – умещается в ладонях.
До еды, во время еды и после еды не пьем (40-60 мин). Это хорошо даст возможности переварить пищу. А потом пейте что хотите. (Обратите внимание: животное никогда не пьёт после еды).

Что вы получите взамен от своего организма?

Проходят боли язвенные, печеночные, почечные и проч. (Потихоньку ваши болячки уходят).
Дня три вы будете чувствовать некий дискомфорт: мозг должен понять и перестроиться на новый лад.
Начнет (постепенно) уходить лишний вес.
Начнется выздоровление ваших внутренних органов (органы сами будут восстанавливать те ниточки, которые порвались), что приводит к самовосстановлению организма естественным путем.
Если у вас тромбофлебит, варикоз, используйте методику обвертывания бинтами на 1 час раствором ацетилсалициловой кислоты. Необходимо растворить бляшки.
Вы перестанете пить таблетки, почувствуете легкость в теле.

Вы можете спросить: а как же подсоленная вода? Соль? О, ужас.

Но организм не может прожить без натрия и хлора. Никто не говорит: ешьте соль килограммами, но если очень хочется: организм подает сигнал, что это ему необходимо.
У вас спазм икроножных мышц? Потрите их подсоленной водой: не хватает натрия.

И еще: чтобы помочь организму более плавно пройти самовосстановление, сделайте энергетическую чистку организма, уберите не только физическую, но и энергетическую грязь.

Ответ оставил Гость

Екреационные ресурсы - это ресурсы всех видов, которые могут использоваться для удовлетворения потребностей населения в отдыхе и туризме. На основе рекреационных ресурсов возможна организация отраслей хозяйства, специализирующихся на рекреационном обслуживании.

К рекреационным ресурсам относятся:

природные комплексы и их компоненты (рельеф, климат, водоемы, растительность, животный мир);культурно-исторические достопримечательности;экономический потенциал территории, включающий инфраструктуру, трудовые ресурсы.

Рекреационные ресурсы - это совокупность элементов природных, природно-технических и социально-экономических геосистем, которые при соответствующем развитии производительных сил могут быть использованы для организации рекреационного хозяйства. Рекреационные ресурсы кроме природных объектов включают любые виды вещества, энергии, информации, являющиеся основой функционирования, развития, стабильного существования рекреационной системы. Рекреационные ресурсы являются одной из предпосылок формирования отдельной отрасли хозяйства - рекреационного хозяйства.

В современном мире огромное значение приобрели рекреационные ресурсы, т. е. ресурсы природных территорий, как зон отдыха, лечения и туризма. Конечно, эти ресурсы нельзя назвать чисто природными, так как к ним относятся и объекты антропогенного происхождения, в первую очередь историко-архитектурные памятники (например, дворцово-парковые ансамбли Петродворца под Санкт-Петербургом и Версаля под Парижем, римский Колизей, афинский акрополь, египетские пирамиды, Великая Китайская стена и др.). Но основу рекреационных ресурсов составляют все же природные элементы: морские побережья, берега рек, леса, горные районы и т. д.

Нарастающий поток людей «на природу» (рекреационный взрыв) — это результат научно-технической революции, которая, образно говоря, разгрузила наши мышцы, натянула нервы и оторвала от природы. Каждая страна мира располагает теми или иными рекреационными ресурсами. Человека влекут не только великолепные пляжи Средиземноморья, Тропической Африки и Гавайских островов, Крыма и Закавказья, но и устремляющиеся ввысь покрытые снежными шапками Анды и Гималаи, Памир и Тянь-Шань, Альпы и Кавказ.

Рекреационные ресурсы — это природные и антропогенные объекты, которые обладают такими свойствами, как уникальность, историческая или художественная ценность, эстетическая привлекательность, оздоровительная значимость.

По особенностям происхождения рекреационные ресурсы можно разделить

на два подтипа:

Природно-рекреационные;
антропогенно-рекреационные.

К природно-рекреационным ресурсам относятся морские побережья, берега рек, озер, горы, лесные массивы, выходы минеральных вод, лечебные грязи, благоприятные климатические условия.

Рекреационные ресурсы антропогенного происхождения называют еще культурно-историческими ресурсами. К таким объектам относятся, например, Московский Кремль, Генуэзская крепость в Крыму.

Живописность. Экскурсионный объект или местность, где люди отдыхают, должны быть красивыми.

Понятие красоты во многом субъективно, но неко-торые общепризнанные нормы существуют (пример приведен в описании ландшафтных ресурсов).

Разнообразие. Желательно, чтобы в местности для отдыха располагались разные природные комплексы и культурные рекреационные объекты. В одном туре желательно совмещение мероприятий, различных по целям.

Уникальность. Чем более редким является объект, тем он ценнее.

Рекреационные ресурсы и их классификация (стр. 1 из 4)

Выделяются объекты, уникальные в мировом масштабе (египетские пирамиды, озеро Байкал), в общероссийском масштабе (Черноморское побережье Кавказа), в региональном масштабе (озеро Светлояр для Волго-Вятского региона), в местном масштабе (Дивные горы в Воронежской области).

Известность. Является производной от уникальности и того, насколько эта уникальность известна среди широких масс населения.

Например, озеро Байкал знают все, а название хребта "Центральный Сихотэ-Алинь" на Дальнем Востоке мало что говорит рядовому труженику, хотя природа этого

хребта также уникальна.

Транспортная доступность до туристского объекта. В это понятие включается стоимость проезда, вид транспорта, время в пути, частота движения транспорта, его комфортность и др.

Зависит как от территории, где находится объект, так и от места сбора группы туристов.
Условия обслуживания, определяемые рекреационной инфраструктурой района расположения объекта. Это наличие туристских и лечебно-оздоровительных учреждений, их вместимость, комфортность, качественное состояние, профиль и другие характеристики, наличие дорожно-транспортной сети и обслуживающих ее учреждений (вокзалы, порты, станции, камеры хранения и др.), наличие и качество учреждений связи, финансовых учреждений, инженерных коммуникаций и т.д.

Физическими рекреационными ресурсами являются все компоненты неживой природы, отнесённые к физико-географическим ресурсам (геологические, геоморфологические, климатические, гидрологические и термальные).
Биологические рекреационные ресурсы – это все компоненты живой природы, включая почвенные, фаунистические и флористические.
Энергоинформационные рекреационные ресурсы представляют собой специфические поля ноосферной природы, служащие факторами аттрактивности местности или ландшафта и положительно влияющие на психофизическое состояние человека.

Этот тип ресурсов является основой развития

культурного, научно-познавательного, экологического и религиозного туризма.
Все природные рекреационные ресурсы – физические, биологические и энергоинформационные, органически объединённые между собой и неразрывно связанные потоками вещества и энергии, формируют комплексные рекреационные ресурсы, или ресурсы природно-территориальных рекреационных комплексов, которые подразделяются на: природно-континентальные приодно-аквальные
Каждый из них делится на природные (заповедники, долины рек и т.д.), природно-антропогенные (парки, скверы, лесопарки, национальные парки).
Уникальные комплексные рекреационные ресурсы выделены из природных и природно-антропогенных ландшафтов искусственно.

Это связано с тем, что для развития рекреационно-ориентированной экономики уникальные ресурсы (памятники природы) имеют исключительно важное значение, являясь наиболее привлекательными туристскими объектами.
На этой основе выделены типы природных рекреационных ресурсов: геологические, геоморфологические, климатические и др.
Каждый тип природных рекреационных ресурсов обладает собственными, присущими только им признаками и свойствами, на основе которых выделяются виды:

по возможности использования (прямые и опосредованные);

2. по степени аттрактивности;

3. по лечебно-оздоровительным свойствам;

4. по исторической и эволюционной уникальности (памятники природы, эндемичные и реликтовые виды);

5. по экологическим критериям.

Для экономической оценки важно определить возможность использования природных рекреационных ресурсов.

Под прямыми рекреационными ресурсами понимаются те силы природы, которые непосредственно способствуют восстановлению и развитию физических и духовных сил человека. К ним относятся геоморфологические, климатические, гидрологические и энергоинформационные, флористические (растения), фаунистические (животные).
Опосредованные рекреационные ресурсы оказывают влияние на формирование прямых ресурсов.

К ним относятся геологические, почвенные, частично геоморфологические, энергоинформационные, флористические и фаунистические
Комплексные природные рекреационные ресурсы – это сочетание всех природных рекреационных ресурсов, неразрывно связанных между собой потоками вещества и энергии, имеющих медико-биологическую, психо-эстетическую и научную ценность для восстановления духовных и физических

Только при условии сочетания природных рекреационных ресурсов, собранных в одном регионе или на одной территории, можно отнести эту местность к разряду рекреационных или рассматривать ее как единый комплексный природный рекреационный ресурс. Чем более разнообразны рекреационные ресурсы, тем выше рекреационный потенциал региона и возможности его экономического развития.

Рекреационные природные ресурсы подразделяют на исчерпаемые и неичерпаемые

Важным условием возникновения и развития туристско-рекреационного сектора экономики является востребованность туристско-рекреационных ресурсов и услуг, а также доступность и освоенность региона, что в значительной степени определяется географическим положением и состоянием туристско-рекреационной инфраструктуры.

Следует подчеркнуть, что каждый из природных рекреационных ресурсов наиболее эффективен только в комплексе с другими природными ресурсами и, если какой-либо из природных ресурсов, который потенциально может использоваться для восстановления духовных и физических сил человека, находится в сочетании с природными ресурсами, не обладающими этим свойством, то этот потенциально рекреационный ресурс так и останется невостребованным и, следовательно, не будет рекреационным.

Природные рекреационные ресурсы являются основой для формирования курортных зон и районов.
Классифицируют природные рекреационные ресурсы и по критерию обязательности их использования. Выделяются технологически обязательные, или необходимые, и технологически необязательные, или сопутствующие, природные рекреационные ресурсы.

К первой группе относят ресурсы, без которых невозможна рекреационная деятельность определённого вида, например горнолыжного туризма необходимы снежные горные вершины.
Ко второй группе относятся ресурсы, которые непосредственно не участвуют в рекреационном процессе, но без которых процесс рекреации невозможен, например, достаточное количество чистой питьевой воды, благоприятный для строительства подъездных путей горный рельеф и т.д.
Следует особо подчеркнуть, что для стабильного развития туристских центров первостепенное значение имеет системный подход к учету и оценке всех имеющихся рекреационных ресурсов, входящих в единый рекреационный комплекс.

Последнее невозможно без разработки автоматизированных информационных систем, позволяющих собирать воедино данные обо всех природных рекреационных ресурсах, провести их экономическую оценку и дать прогноз на будущее.

Похожая информация:

Поиск на сайте:

Реферат

«Рекреационные ресурсы и их классификация»

Введение

В деле развития сферы туризма и рекреации велика роль рекреационных ресурсов. Поэтому, чтобы определить возможности использования какой-либо территории в рекреационных целях, необходимо изучить и оценить те рекреационно-туристические ресурсы, которыми обладает территория.

Под рекреационными ресурсами понимаются компоненты природной среды и феномены социокультурного характера, которые благодаря определённым свойствам (уникальность, оригинальность, эстетическая привлекательность, лечебно-оздоровительная значимость), могут быть использованы для организации различных видов и форм рекреационных занятий.

Для рекреационных ресурсов характерна контрастность с привычной средой обитания человека и сочетанием различных природных и культурных сред. Рекреационными ресурсами признается, чуть ли не любое место, отвечающее двум критериям:

1) место отличается от среды обитания, привычной человеку;

2) представлено сочетанием двух или более различных в природном отношении сред;

Классификация рекреационных ресурсов

Рекреационные ресурсы можно классифицировать следующим образом:

1) по происхождению;

2) по видам рекреационного использования;

3) по скорости исчерпания;

4) по возможности экономического восполнения;

5) по возможности замены одних ресурсов другими;

6) по возможности самовосстановления и культивирования;

Вовлечение рекреационных ресурсов в процесс рекреационной деятельности может быть различным по характеру:

1) восприниматься зрительно – пейзажи, экскурсионные объекты;

2) использование без прямого расходования;

3) непосредственно расходоваться в процессе рекреации;

По происхождению природные рекреационные ресурсы подразделяются на физические, биологические, энергоинформационные.

Физическими рекреационными ресурсами являются все компоненты неживой природы, отнесённые к физико-географическим ресурсам: геологические, геоморфологические, климатические, гидрологические, термальные.

Энергоинформационные рекреационные ресурсы представляют собой поля ноосферной природы, служащие факторами аттрактивности местности или ландшафта и положительно влияющие на психофизическое (эмоциональное и духовное) состояние человека.

Этот тип ресурсов является основой для развития культурного и религиозного туризма.

Под биологическими рекреационными ресурсами понимаются все компоненты живой природы, включая почвенные, фаунистические, флористические.

Все природные рекреационные ресурсы – физические, биологические, энергоинформационные объединены между собой и неразрывно связаны потоками вещества и энергии, формируют комплексные рекреационные ресурсы природно-территориальных рекреационных комплексов;

На этой основе выделены типы природных рекреационных ресурсов: геологические, морфологические, климатические и др.

Каждый тип природных рекреационных ресурсов обладает свойственными, присущими только им признаками, на основе которых выделяют виды:

1) по возможности использования (прямые и опосредованные).

2) по степени аттрактивности;

3) по лечебно – оздоровительным свойствам;

4) по исторической и эволюционной уникальности;

5) по экологическим критериям.

Рекреационные ресурсы во многом являются производным от рекреационных потребностей населения, которые в свою очередь, определяются задачами социокультурного освоения территории.

Таким образом, основная причина и фактор превращения совокупности тех или иных свойств территории в рекреационные ресурсы – потребности социокультурного освоения территории.

Под туристическими ресурсами понимаются сочетания компонентов природы, социально – экономических условий и культурных ценностей, которые выступают как условия удовлетворения туристических потребностей человека.

Туристические ресурсы можно разделить на следующие группы:

1) природные – климат, водные ресурсы, рельеф, пещеры, растительный и животный мир, национальные парки, живописные пейзажи;

2) культурно–исторические – культурные, исторические, археологические, этнографические объекты;

3) социально-экономические условия и ресурсы – экономико-географическое положение территории, ее транспортная доступность, уровень экономического развития, трудовые ресурсы и т.д.

Надо отметить, что рекреационные ресурсы более широкое понятие, чем туристические, поскольку включает компоненты природы, социально – экономические условия и культурные ценности как условие удовлетворения всех рекреационных потребностей человека, в том числе и лечебных.

Для выявления рекреационных возможностей территории важно провести рекреационную оценку природных ресурсов; оценка-это отражение связи между человеком (субъектом) и элементами окружающей среды или средой в целом.

В науке сложились три основных оценки природных ресурсов: медико-биологический, психолого-эстетический, технологический.

Ведущую роль при медико-биологических оценках играет климат. При анализе необходимо выявить комфортность условий, определяющуюся климатическими и медико-биологическими характеристиками, но понятие «комфортность» относительно, т.к.

для некоторых видов отдыха (например, лыжных походов) комфортными можно считать условия, характерные для зимнего периода средней полосы и для переходных сезонов северных территорий.

При психологической оценке учитываются, прежде всего, эстетические качества территории – экзотичность и уникальность.

Экзотичность территории определяется как степень контрастности места отдыха по отношению к постоянному месту жительства, а уникальность – как степень встречаемости или неповторимости объектов и явлений. Учёными было предложено ряд положений для измерения эстетических свойств территории. Так, наиболее привлекательными ландшафтами являются пограничные: вода-суша, лес-поляна, холм-равнина.

Технологическая оценка отражает взаимодействие человека и природной среды посредством «технологии» рекреационной деятельности и техники.

Оцениваются, во-первых, возможности для определённого вида рекреации, а, во-вторых, возможности инженерно-строительного освоения территории.

Экономическая оценка природных рекреационных ресурсов необходима для экономического обоснования вложений в воспроизводство, охрану и улучшение использования рекреационных ресурсов.

Эта оценка тесно связана с видом ресурса, его качеством, местоположением относительно районов спроса, технологией использования, экологическими качествами.

Природно рекреационные ресурсы

Связь может быть выражена системой качественных и количественных показателей. К количественным относятся – доступность мест отдыха и туризма, их пропускная способность, расход лечебных ресурсов на человека в день, концентрация людей в рекреационных зонах и т.д. Качественные показатели учитывают привлекательность туристского объекта, пейзажа, уровень комфорта и т.д.

Особая сложность в оценке рекреационных ресурсов состоит в том, что их надо рассматривать как с позиции организаторов отдыха, так и с позиции отдыхающих.

Эффективность отдыха определяется возможностью сочетания разных видов занятий, что предполагает необходимость комплексного подхода к оценке ресурсов. При оценке ресурсосочетаний важно выявить вес и значимость отдельных компонентов, составляющих общую ценность природного комплекса.

Существуют различные методы оценки природных рекреационных ресурсов, но самой распространённой и наиболее соответствующей комплексному рекреационному анализу территории является оценка степени благоприятности тех или иных параметров для рекреационного исследования.

При рассмотрении природных ресурсов целесообразно применять пофакторно-интегральную оценку ресурса в зависимости от вида рекреационной деятельности, в которой этот ресурс используется.

Также для развития туристической индустрии большое значение имеет учёт норм антропогенной нагрузки на природные комплексы, поскольку неграмотная эксплуатация природных ресурсов пагубно сказывается на экологическом состоянии природных комплексов.

Таким образом, обязательным условием пригодности природных рекреационных ресурсов является экологическое благополучие природной среды.

Разновидности природных рекреационных ресурсов

Среди рекреационных и туристических ресурсов особенно велика роль и значение природных рекреационных ресурсов. Они подразделяются на:

1)климатические;

2)геоморфологические;

3)гидрологические;

4)гидроминеральные;

5)почвенно-растительные;

6)фаунистические.

Особое место среди них занимают ландшафтно-природные ресурсы, которые представляют собой комплексные рекреационные ресурсы.

Рассмотрим отдельные виды природных рекреационных ресурсов.

Климатические рекреационные ресурсы.

Климатические рекреационные ресурсы – представляют собой метеорологические элементы или их сочетания, обладающие медико-биологическими свойствами и используются в процессе рекреации.

Этот вид рекреационных ресурсов – основополагающий.

Определённые типы климата способствуют эффективному повышению физических и духовных сил человека как сами по себе, так и в сочетании с другими природными ресурсами, которые могут быть отнесены к рекреационным в данном регионе. В этом смысле климатические рекреационные ресурсы могут иметь региональный аспект.

Воздействие климата на организм человека называют биоклиматом.

В соответствии с этим биоклиматические параметры отличаются от обычных метеорологических характеристик, так как представляют собой комплексное воздействие метеорологических характеристик воздушных масс на организм человека: температуры, скорости ветра, влажности, давления.

Для оценки биоклимата все биоклиматические параметры рассматриваются по степени благоприятности их воздействия на организм человека. При этом неблагоприятные факторы, оказывающие повышенную нагрузку на адаптационные системы организма человека, названы раздражающими.

Метеорологические условия, приводящие к менее выраженному напряжению приспособительных механизмов в организме человека, названы тренирующими. В целом они относительно благоприятны, а для большинства людей, не страдающих тяжёлыми заболеваниями, являются полезными условиями, оказывающими тренирующее воздействие. Щадящие климатические условия благоприятны для всех без исключения людей, в том числе для ослабленных больных, находящихся на лечебном отдыхе в санатории или на курорте.

Какие еще классификации природных ресурсов Вы знаете? Приведите их.

В старых классификациях на первой стадии ресурсы делились на исчерпаемые и

неисчерпаемые. Поскольку, по современным понятиям, ничего неисчерпаемого в природе нет, ресурсы могут подразделяться лишь по скорости исчерпания: быстро исчерпаемые и медленно исчерпаемые (что относительно).

По возможности самовосстановления и культивирования ресурсы подразделяются на возобновимые (почва, растительность, вода, животный мир) и невозобновимые (полезные ископаемые), возобновимые (например, замена моторного топлива на основе нефти спиртом, получаемым из растительного сырья). При нерациональном использовании возобновимые ресурсы переходят в разряд невозобновимых (почвы, животный мир), либо их возобновление становится долгим и труднодостижимым.

Поэтому разделение на возобновимые и невозобновимые дополняется делением на восполнимые (за счет новых10 источников, новых технологий) и невосполнимые, а также – по возможности замены – на заменимые (например, металл может быть заменен пластмассой, натуральные волокна – искусственными и т.д.) и незаменимые (например, атмосферный воздух).

По использованию ресурсы подразделяют на реальные (актуальные), т.е.

которые могут быть использованы при существующих технико-экономических условиях, и потенциальные, т. е. такие, которые не могут быть пока вовлечены в использование по техническим причинам или вследствие экономической нецелесообразности, отсутствия экологически приемлемых технологий (ресурсы дейтерия и трития в Мировом океане, полезные ископаемые со сложными горно-геологическими условиями или залегающие в пределах особо охраняемых природных территорий и курортных зон).

Граница между реальными и потенциальными ресурсами весьма условна.

Природные ресурсы могут классифицироваться по характеру использования

(экономический подход), или по принадлежности к тому или иному компоненту

географической оболочки (географический подход).

Существует также комбинированная природно-экономическая классификация.

В рамках экономической классификации различают ресурсы материального производства и непроизводственной сферы. Ресурсы материального производства далее делятся на ресурсы промышленности, сельского хозяйства (с дальнейшим

подразделением по отраслям), транспорта.

Рекреационные ресурсы России

Ресурсы непроизводственной сферы делятся на ресурсы прямого потребления (непосредственно используются населением) и ресурсы косвенного использования (ресурсы, которые важны для удовлетворения физических и моральных потребностей, но не потребляются непосредственно – для отдыха, спорта, эстетического восприятия).

В рамках географической классификации ресурсы подразделяются по признаку

принадлежности к компонентам географической оболочки: ресурсы недр (ископаемые), атмосферные, земельные, водные, растительного, животного мира.

Например, водные ресурсы включают поверхностные и подземные воды, далее

поверхностные воды делят по типам водоемов, подземные – по горизонтам подземной гидросферы, в рамках указанных категорий воды классифицируют также по минерализации, составу растворенных веществ, температуре и т.д.

Все виды ресурсов связаны между собой множеством прямых и обратных связей.

В чем заключается принципиальное отличие почвенных ресурсов от

Земельных?

Понятие земных ресурсов шире, чем понятие почвенных ресурсов, т.к.

включает наряду с ведением сельского хозяйства и ряд других возможных форм использования. Соответственно, к числу важнейших характеристик земельных ресурсов, наряду с плодородием почв, относятся также характер рельефа (абсолютные и относительные отметки, уклоны), литология поверхностных отложений, растительный покров и др.

При этом каждая характеристика

может оцениваться с разных точек зрения: для сельского хозяйства наиболее

благоприятны выровненные, низменные территории, с поверхности сложенные

плодородными почвами, для строительства важны другие характеристики:

просадочность, закарстованность, подверженность другим экзогенным процессам, для рекреационных целей может быть более благоприятен горный рельеф.

Земельные ресурсы являются практически невозобновимыми: площадь суши

достаточно стабильна (вековые старания голландцев – лишь исключение, подтверждающее это правило).

Эрозия и другие деструктивные процессы, не уменьшая общую площадь, сокращают площади территорий, пригодных для тех или иных целей.

Плодородие почв, т.е. способность обеспечивать растения необходимым количеством питательных веществ, воды и воздуха, может быть легко утрачено за счет эрозии, застройки, замусоривания территории, а восстановление требует очень больших усилий и времени, несопоставимого с продолжительностью жизни человека.

Понравилась статья? Поделитесь ей

Распечатать статью