ES2951704B2 - MEASUREMENT EQUIPMENT FOR IN-SITU SELF-REPAIR OF A MATERIAL AND MEASUREMENT METHOD - Google Patents

MEASUREMENT EQUIPMENT FOR IN-SITU SELF-REPAIR OF A MATERIAL AND MEASUREMENT METHOD

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ES2951704B2 ES202330118A ES202330118A ES2951704B2 ES 2951704 B2 ES2951704 B2 ES 2951704B2 ES 202330118 A ES202330118 A ES 202330118A ES 202330118 A ES202330118 A ES 202330118A ES 2951704 B2 ES2951704 B2 ES 2951704B2
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Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

EQUIPO DE MEDIDA DE LA AUTORREPARACIÓNIN-SITUDE UN MATERIAL Y IN-SITU SELF-REPAIR MEASUREMENT EQUIPMENT A MATERIAL AND

MÉTODO DE MEDIDA MEASUREMENT METHOD

CAMPO DE LA INVENCIÓNFIELD OF THE INVENTION

La presente invención se refiere al desarrollo de un equipo de medidain situcuantitativa de la autorreparación de materiales y un método de cuantificación de la autorreparación de materiales. The present invention relates to the development of equipment for quantitative in situ measurement of the self-healing of materials and a method for quantifying the self-healing of materials.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIORSTATE OF THE PRIOR ART

Inspirándose en los tejidos vivos, durante los últimos años la investigación sobre materiales con capacidad de autorrepararse(self-healing ability)ha avanzado notablemente debido a su potencial en diferentes campos de la tecnología. Esta área de investigación emergente y fascinante podría extender significativamente la vida útil y la seguridad de los componentes de distintos materiales en una amplia gama de aplicaciones. La nueva clase emergente de "materiales autorreparables"(self-healing materials)puede permitir la reconstrucción de la estructura molecular desde la forma fracturada hasta la forma intacta. Sin embargo, la mayoría de los procesos de autorreparación(self-healing processes)conocidos requieren la aplicación de estímulos externos (calor, radiación o reacciones químicas, entre otros), lo que puede ser un aspecto limitante en algunas aplicaciones. Inspired by living tissues, in recent years research into materials with self-healing ability has advanced significantly due to their potential in different fields of technology. This emerging and exciting area of research could significantly extend the life and safety of components made from different materials in a wide range of applications. The emerging new class of "self-healing materials" may allow the reconstruction of molecular structure from the fractured form to the intact form. However, most of the known self-healing processes require the application of external stimuli (heat, radiation or chemical reactions, among others), which can be a limiting aspect in some applications.

Según el mecanismo de autorreparación, los materiales pueden presentar una autorreparación extrínseca o intrínseca. En el caso de la autorreparación extrínseca, los materiales se regeneran por la existencia de cápsulas o microcanales, los cuales se incorporan durante la síntesis de dichos materiales. Si bien la incorporación de microcápsulas, fibras o componentes de bajo punto de fusión son eficientes, la liberación de los componentes activos de los mismos genera reacciones químicas de curado que permite realizar la autorreparación una sola vez y, además, la zona reparada presenta una estructura distinta a la del material original. Por el contrario, los materiales de autorreparación intrínsecos no contienen agentes de curado, sino que poseen una funcionalidad de autorreparación latente que se activa por la acción del daño o por agentes externos. Depending on the self-healing mechanism, materials can exhibit extrinsic or intrinsic self-healing. In the case of extrinsic self-healing, the materials are regenerated due to the existence of capsules or microchannels, which are incorporated during the synthesis of said materials. Although the incorporation of microcapsules, fibers or low melting point components are efficient, the release of their active components generates chemical curing reactions that allow self-repair to be carried out only once and, in addition, the repaired area has a structure different from that of the original material. In contrast, intrinsic self-healing materials do not contain curing agents, but instead possess latent self-healing functionality that is activated by the action of damage or external agents.

Si bien se han desarrollado distintos materiales con capacidad de autorreparación, uno de los aspectos que queda por resolver, particularmente en materiales poliméricos, es encontrar un método que permita monitorizarla de manera cuantitativa, repetitiva y precisa. En la literatura se han propuesto diversos métodos cualitativos que brindan información acerca del tiempo necesario para que un material se autorrepare y que permiten establecer visualmente como ocurre dicho proceso. Por otra parte, los métodos cuantitativos que se han desarrollado permiten evaluar la eficiencia de la autorreparación, pero dichos métodos evalúan la autorreparación indirectamente a través de una propiedad característica del material, tal como su resistencia mecánica a la tracción y/o rotura, sus propiedades reológicas o sus propiedades dinámico-mecánicas, entre otras. Por lo tanto, no existe ni un método, ni un equipo que permita medirin situde manera directa y cuantitativa el proceso de autorreparación de materiales, principalmente materiales poliméricos. Although different materials with self-healing capacity have been developed, one of the aspects that remains to be resolved, particularly in polymeric materials, is to find a method that allows it to be monitored in a quantitative, repetitive and precise manner. In the literature, various qualitative methods have been proposed that provide information about the time necessary for a material to self-heal and that allow us to visually establish how this process occurs. On the other hand, the quantitative methods that have been developed allow evaluating the efficiency of self-healing, but these methods evaluate self-healing indirectly through a characteristic property of the material, such as its mechanical resistance to traction and/or breakage, its properties rheological or its dynamic-mechanical properties, among others. Therefore, there is neither a method nor equipment that allows the self-healing process of materials, mainly polymeric materials, to be measured directly and quantitatively in situ.

Métodos cualitativos de evaluación de la autorreparación Qualitative methods for evaluating self-repair

Métodos ópticos Optical methods

Uno de los métodos cualitativos más utilizados por su sencillez para monitorizar el grado de autorreparación de un material, de manera preferente un material polimérico, es la microscopía óptica. El procedimiento consiste en cortar o rayar la muestra con unas tijeras o cuchilla, respectivamente, volver a unir las piezas cortadas y colocarlas bajo la lente del equipo. En algunos estudios, se precisa calentar la muestra deteriorada para que se autorrepare, lo que requiere colocarla sobre una platina de calentamiento en el portaobjetos del microscopio. Una de las ventajas de los métodos basados en el uso de microscopios ópticos es que permiten seguir el proceso de autorreparación de los materiales durante tiempos prolongados. One of the most used qualitative methods due to its simplicity to monitor the degree of self-healing of a material, preferably a polymeric material, is optical microscopy. The procedure consists of cutting or scratching the sample with scissors or a blade, respectively, reassembling the cut pieces and placing them under the lens of the equipment. In some studies, the damaged sample needs to be heated to self-repair, which requires placing it on a heating stage on the microscope slide. One of the advantages of methods based on the use of optical microscopes is that they allow the self-healing process of materials to be followed for long periods of time.

Otro de los métodos ópticos utilizados para el análisis cualitativo del proceso de autorreparación de los materiales es el microscopio electrónico de barrido (SEM), el cual presenta las mismas características que el uso de un microscopio óptico. Por otra parte, el documento CN108490130A propone un método para evaluar la autorreparación de materiales empleados en el aislamiento de cables basado en el uso de un microscopio láser confocal. Para ello se realiza un corte en la muestra y se mide el área de la sección transversal del corte antes y tras la autorreparación. Another optical method used for the qualitative analysis of the self-healing process of materials is the scanning electron microscope (SEM), which has the same characteristics as the use of an optical microscope. On the other hand, document CN108490130A proposes a method to evaluate the self-healing of materials used in cable insulation based on the use of a confocal laser microscope. To do this, a cut is made in the sample and the cross-sectional area of the cut is measured before and after self-repair.

Con los métodos ópticos solo se puede obtener información cualitativa, sin poder conocer la eficiencia ni la cinética de la autorreparación de los materiales. Además, los bordes del corte no son nunca perfectos, la reproducibilidad es pobre, no se puede evaluar la autorreparación de manera consecutiva en el mismo corte, y no se distingue si la autorreparación se produce desde el seno del material a la superficie o desde la superficie hacia el interior. With optical methods, only qualitative information can be obtained, without being able to know the efficiency or kinetics of the self-healing of the materials. Furthermore, the edges of the cut are never perfect, reproducibility is poor, self-healing cannot be evaluated consecutively in the same cut, and it is not distinguished whether self-healing occurs from the core of the material to the surface or from the surface. surface inwards.

Medidas de conductividad Conductivity measurements

Un método menos convencional para seguir la autorreparación de los materiales es medir la conductividad aplicando un recubrimiento de un material conductor. Por ejemplo, se ha aplicado una tinta de plata sobre un poliuretano midiendo su conductividad. Tras cortar posteriormente la película de poliuretano con una cuchilla de afeitar, se pierde su conductividad eléctrica. Al calentar a 60 °C durante 1 hora, la película de poliuretano se autorreparó, lo que se detectó porque se recuperó la conductividad. A less conventional method to track self-healing of materials is to measure conductivity by applying a coating of a conductive material. For example, a silver ink has been applied to a polyurethane, measuring its conductivity. After subsequently cutting the polyurethane film with a razor blade, its electrical conductivity is lost. Upon heating at 60 °C for 1 hour, the polyurethane film self-healed, which was detected by the recovery of conductivity.

En otro estudio se colocó un alambre conductor elástico de galinstan (GaInSn) en un poliuretano. Para examinar la capacidad de autorreparación, se cortó el poliuretano con el alambre de galinstan en dos piezas, uniéndolas a temperatura ambiente durante 8 horas, tiempo en el que el alambre de gallinstan restauró por completo sus propiedades mecánicas y conductoras originales. In another study, an elastic galinstan (GaInSn) conductive wire was placed in a polyurethane. To examine the self-healing ability, the polyurethane with the gallinstan wire was cut into two pieces, bonding them at room temperature for 8 hours, during which time the gallinstan wire completely restored its original mechanical and conductive properties.

Por otra parte, la patente CN113484651A propone un método para evaluar el grado de recuperación de la conductividad de distintos materiales. Se mide la resistividad inicial de los materiales que se cortan posteriormente, se espera a que se autorreparen y se vuelve a evaluar su resistividad. On the other hand, patent CN113484651A proposes a method to evaluate the degree of conductivity recovery of different materials. The initial resistivity of the materials that are subsequently cut is measured, we wait for them to self-heal and their resistivity is re-evaluated.

Estos métodos requieren aplicar un recubrimiento conductor a los materiales, por lo que se modifican, siendo además un método muy selectivo que no puede ser utilizado en todos los materiales. Adicionalmente, las medidas de conductividad no evalúan directamente la autorreparación del material sino la de los materiales conductores que se incorporan. These methods require applying a conductive coating to the materials, so they are modified, and are also a very selective method that cannot be used on all materials. Additionally, conductivity measurements do not directly evaluate the self-healing of the material but rather that of the conductive materials that are incorporated.

Corte con un alambre metálico Cutting with a metal wire

Uno de los pocos métodos que permite determinar el tiempo de autorreparación de los materiales es el método de corte con un alambre metálico. El método consiste en hacer pasar un alambre metálico de 1 mm de diámetro, en cuyos extremos se cuelga un peso determinado, por el centro de una pieza de material cilíndrica o rectangular. A medida que el alambre atraviesa el material, el área dañada recupera su forma y la integridad estructural a temperatura ambiente. Aunque a priori es un método bastante sencillo, requiere una complicada preparación, una adecuada geometría del material y seleccionar el peso a colgar del alambre metálico según las propiedades mecánicas del material. Además, el material debe ser rectangular o cilíndrico con un importante espesor para que el hilo metálico pueda atravesar la muestra lentamente. Si el material es muy blando, se produce la deformación de la pieza e incluso la rotura irreversible de la misma, sin que se llegue a producir la autorreparación. Por tanto, el método se restringe a materiales con unas propiedades mecánicas adecuadas. One of the few methods that allows determining the self-healing time of materials is the cutting method with a metal wire. The method consists of passing a 1 mm diameter metal wire, at the ends of which a certain weight is hung, through the center of a cylindrical or rectangular piece of material. As the wire passes through the material, the damaged area regains its shape and structural integrity at room temperature. Although a priori it is a fairly simple method, it requires complicated preparation, an adequate geometry of the material and selecting the weight to hang from the metal wire according to the mechanical properties of the material. Furthermore, the material must be rectangular or cylindrical with a significant thickness so that the metal wire can pass through the sample slowly. If the material is very soft, the deformation of the piece occurs and even its irreversible breakage, without self-repair occurring. Therefore, the method is restricted to materials with adequate mechanical properties.

Corte con tijeras Cutting with scissors

El método más sencillo, rápido y fácil para conocer si un material posee o no capacidad de autorreparación consiste en realizar un corte con unas tijeras y unir las partes cortadas; si el material necesita temperatura para autorrepararse, se puede colocar en una estufa. Una vez pasado un tiempo determinado, se realiza un esfuerzo de tracción manual a la muestra para determinar si se ha producido o no la autorreparación del material. Este método es orientativo para conocer si se produce o no la autorreparación de un material, así como estimar el tiempo aproximado que puede tardaren autorrepararse; además, no permite cuantificar la cinética de la autorreparación. The simplest, fastest and easiest method to know if a material has self-healing capacity or not is to make a cut with scissors and join the cut parts; If the material needs temperature to self-heal, it can be placed in a stove. Once a certain time has passed, a manual tensile effort is applied to the sample to determine whether or not self-healing of the material has occurred. This method is indicative to know whether self-repair of a material occurs or not, as well as to estimate the approximate time it may take to self-repair; Furthermore, it does not allow the kinetics of self-healing to be quantified.

Métodos cuantitativos de evaluación de la autorreparación Quantitative methods for evaluating self-healing

Ensayos de tracción Tensile tests

Entre los métodos más utilizados para evaluar cuantitativamente la capacidad de autorreparación de materiales, se encuentran los ensayos de tracción realizados en máquinas universales de ensayos. Las propiedades que se determinan son la resistencia a la tracción, el alargamiento a la rotura, el esfuerzo a un alargamiento dado, el alargamiento a un esfuerzo dado, el esfuerzo en el punto de fluencia y el alargamiento en el punto de fluencia, entre otros. El método consiste en que las probetas normalizadas del material, con forma de halterio o anillo, se estiran en una máquina universal de ensayos bajo esfuerzos de tracción con velocidad de desplazamiento constante. Tanto la fuerza como el alargamiento se monitorizan continuamente durante la deformación ininterrumpida de la probeta hasta que ésta se rompe. El procedimiento de evaluación de la autorreparación del material consiste en cortar con una cuchilla afilada las probetas normalizadas en dos partes iguales. Posteriormente, las superficies dañadas se vuelven a unir cuidadosamente y, si es preciso, se colocan en una estufa durante el tiempo requerido para el proceso de autorreparación. Distintas probetas del mismo material en forma de halterio se cortan y unen varias veces dejando transcurrir distintos tiempos, tras los cuales se realizan nuevos ensayos de tracción en las mismas condiciones empleadas en los ensayos mecánicos del material virgen. Con los datos extraídos de los ensayos mecánicos, se calcula la eficiencia de autorreparación mediante la ecuación (1): Among the most used methods to quantitatively evaluate the self-healing capacity of materials are tensile tests carried out on universal testing machines. The properties determined are tensile strength, elongation at break, stress at a given elongation, elongation at a given stress, stress at the yield point and elongation at the yield point, among others. . The method consists of normalized specimens of the material, in the shape of a weightlifter or ring, stretched in a universal testing machine under tensile stress with constant travel speed. Both force and elongation are continuously monitored during the continuous deformation of the specimen until it breaks. The procedure for evaluating the self-healing of the material consists of cutting the standardized specimens into two equal parts with a sharp blade. The damaged surfaces are then carefully reattached and, if necessary, placed in an oven for the time required for the self-healing process. Different specimens of the same material in the shape of a halter are cut and joined several times, allowing different times to pass, after which new tensile tests are carried out under the same conditions used in the mechanical tests of the virgin material. With the data extracted from the mechanical tests, the self-repair efficiency is calculated using equation (1):

Sin embargo, la resistencia a la tracción y la eficiencia de autorreparación disminuyen gradualmente con el aumento del tiempo porque es difícil unir con precisión las dos partes completamente separadas. Esto proporciona una idea de las desventajas de este método para evaluar la capacidad de autorreparación de un material. However, the tensile strength and self-healing efficiency gradually decrease with the increase of time because it is difficult to accurately join the two completely separated parts. This provides some insight into the drawbacks of this method for assessing the self-healing ability of a material.

En otro estudio se raya la superficie de un poliuretano y posteriormente se cura a diferentes tiempos a 80 °C durante 24 horas para conseguir que, durante el ensayo de tracción, no se produzca ninguna grieta para un alargamiento del 700 %. In another study, the surface of a polyurethane is scratched and subsequently cured at different times at 80 °C for 24 hours to ensure that, during the tensile test, no cracks occur for an elongation of 700%.

En otro estudio se realizan ensayos de tracción para comparar la eficiencia de autorreparación de un poliuretano a temperatura ambiente dentro y fuera del agua. Se mostró que al aumentar las propiedades mecánicas del poliuretano disminuía la eficiencia de autorreparación debido a que se ralentizaba la migración de los segmentos poliméricos a las zonas dañadas. In another study, tensile tests are carried out to compare the self-healing efficiency of a polyurethane at room temperature in and out of water. It was shown that increasing the mechanical properties of polyurethane decreased the self-healing efficiency because the migration of the polymeric segments to the damaged areas was slowed down.

Una de las ventajas de los ensayos mecánicos es que se puede entender y/o predecir el mecanismo de autorreparación de los materiales a partir de sus propiedades mecánicas. Por ejemplo, en un estudio realizado con poliuretanos sintetizados con diferentes porcentajes de grupos disulfuro alifático se observó que para un contenido dado de segmentos blandos se producía un alto alargamiento a la rotura y una adecuada autorreparación. Cuando el contenido de grupos disulfuro aumentaba, se incrementaba también el porcentaje de segmentos duros del poliuretano, así como el número de entrecruzamientos físicos, ralentizando el proceso de autorreparación. En resumen, una mayor rigidez y el aumento del contenido de segmentos duros del poliuretano disminuyen su eficiencia de autorreparación. One of the advantages of mechanical testing is that the self-healing mechanism of materials can be understood and/or predicted from their mechanical properties. For example, in a study carried out with polyurethanes synthesized with different percentages of aliphatic disulfide groups, it was observed that for a given content of soft segments, a high elongation at break and adequate self-healing occurred. When the content of disulfide groups increased, the percentage of hard segments of the polyurethane also increased, as well as the number of physical crosslinks, slowing down the self-healing process. In summary, higher stiffness and increased hard segment content of polyurethane decrease its self-healing efficiency.

En la patente CN108445005A se propone cortar una muestra de material en al menos dos piezas, juntar inmediatamente las secciones separadas, dejar caer unas gotas de agua sobre la rotura y mantenerla a temperatura ambiente durante 12-16 horas. El grado de autorreparación del material se evaluó mediante ensayos de tracción. En la patente CN108680431A de los mismos autores se propone un método para evaluar la autorreparación de un cable, el cual consiste en cortar el cable en dos partes, unirlo y, tras diferentes tiempos, evaluar sus propiedades mecánicas mediante ensayos de tracción. In patent CN108445005A it is proposed to cut a sample of material into at least two pieces, immediately put the separated sections together, drop a few drops of water on the break and keep it at room temperature for 12-16 hours. The degree of self-healing of the material was evaluated by tensile tests. In patent CN108680431A of the same authors, a method is proposed to evaluate the self-repair of a cable, which consists of cutting the cable into two parts, joining it and, after different times, evaluating its mechanical properties through tensile tests.

Los ensayos de tracción para evaluar la autorreparación suelen ser muy laboriosos y poco reproducibles, y, además, tras la unión de las piezas cortadas, no se suele recuperar la resistencia a la tracción del material original, debido a que es difícil unirlas de manera suficientemente precisa. Por ende, estos métodos permiten determinar cómo afecta el proceso de autorreparación a las propiedades mecánicas del material. Tensile tests to evaluate self-healing are usually very laborious and not very reproducible, and, furthermore, after joining the cut pieces, the tensile strength of the original material is not usually recovered, because it is difficult to join them sufficiently. precise. Therefore, these methods allow us to determine how the self-healing process affects the mechanical properties of the material.

Prueba de arranque Boot test

Estos métodos consisten en poner en contacto dos trozos separados/cortados del mismo material autorreparable durante un tiempo determinado midiendo la fuerza necesaria para desunirlos. Cada espécimen se corta por la mitad en dos partes iguales con una hoja de afeitar colocándolo en una micromáquina de ensayos. Al comienzo del ensayo, se alinean las dos mitades del material y se asigna el desplazamiento vertical a la plataforma móvil para que las dos mitades de la muestra se mantengan comprimidas. Después de comprimir la muestra durante un período de tiempo específico, se mide la fuerza necesaria para separar las dos mitades unidas, la cual se toma como una medida del grado de autorreparación. Para separar completamente las dos mitades de la muestra, el ensayo se realiza a altas velocidades y la distancia de separación debe ser bastante larga para que se produzca la separación completa, ya que suele existir una delgada tira de material entre las dos piezas. Tras 10 minutos desde la unión de las piezas separadas de un material de poliuretano se recuperó un 36-68 % de la resistencia original. These methods consist of placing two separated/cut pieces of the same self-healing material in contact for a certain time, measuring the force necessary to separate them. Each specimen is cut in half into two equal parts with a razor blade and placed in a micro-testing machine. At the beginning of the test, the two halves of the material are aligned and the vertical displacement is assigned to the moving platform so that the two halves of the sample remain compressed. After compressing the sample for a specific period of time, the force required to separate the two joined halves is measured, which is taken as a measure of the degree of self-healing. To completely separate the two halves of the sample, the test is performed at high speeds and the separation distance must be quite long for complete separation to occur, since there is usually a thin strip of material between the two pieces. After 10 minutes from the joining of the separated pieces of a polyurethane material, 36-68% of the original resistance was recovered.

Este método, al igual que los métodos de ensayo de tracción, suele ser muy laborioso y difícil de controlar. Además, la velocidad de separación, el tamaño de la muestra y la alineación precisa de las dos piezas cortadas afecta al resultado obtenido. Otra de las limitaciones que presenta el método es que se requiere emplear geometrías de las muestras con un espesor y longitud muy precisos. Una de las ventajas de este método es que permite evaluar la autorreparación en muestras que han sido dañadas bajo condiciones no ideales, es decir que permite simular condiciones reales de daño en el material. This method, like tensile testing methods, is usually very laborious and difficult to control. Additionally, the speed of separation, the size of the sample and the precise alignment of the two cut pieces affect the result obtained. Another limitation of the method is that it is required to use sample geometries with a very precise thickness and length. One of the advantages of this method is that it allows evaluating self-healing in samples that have been damaged under non-ideal conditions, that is, it allows simulating real conditions of damage to the material.

Propiedades termomecánicas Thermomechanical properties

En la patente CN108375657A se propuso un método de evaluación de la capacidad de autorreparación de un material a partir de sus propiedades dinámicas térmico-mecánicas y termogravimétricas. La autorreparación del material se visualizó con un microscopio óptico y un microscopio electrónico de transmisión (TEM), correlacionando el grado de autorreparación con las propiedades evaluadas mediante análisis dinámico térmico-mecánico (DMA), particularmente con los módulos elásticos. Este método requiere combinar varias técnicas experimentales que determinan distintas propiedades y no se establece una correlación definida entre las mismas. Además, se requiere una preparación muy laboriosa de las muestras para poder evaluarse adecuadamente sus propiedades viscoelásticas, empleándose condiciones de ensayo diferentes y geometrías de muestras distintas. In patent CN108375657A, a method for evaluating the self-healing capacity of a material was proposed based on its dynamic thermal-mechanical and thermogravimetric properties. The self-healing of the material was visualized with an optical microscope and a transmission electron microscope (TEM), correlating the degree of self-healing with the properties evaluated by dynamic thermal-mechanical analysis (DMA), particularly with the elastic moduli. This method requires combining several experimental techniques that determine different properties and a defined correlation is not established between them. Furthermore, a very laborious preparation of the samples is required in order to adequately evaluate their viscoelastic properties, using different test conditions and different sample geometries.

El análisis de la literatura muestra que no existe ningún método que permita cuantificar el grado de autorreparación y/o monitorizar la cinética de autorreparación de materiales, particularmentein situ.Los procedimientos utilizados actualmente son muy laboriosos, no son reproducibles, utilizan una medida indirecta de la propiedad del material para poder evaluar la eficiencia de autorreparación y requieren realizar la separación y la re-unión de las partes cortadas en dos etapas diferentes. The analysis of the literature shows that there is no method that allows quantifying the degree of self-healing and/or monitoring the self-healing kinetics of materials, particularly in situ. The procedures currently used are very laborious, are not reproducible, use an indirect measure of the property of the material to be able to evaluate the efficiency of self-repair and require performing the separation and re-union of the cut parts in two different stages.

En la patente KR102105840 se propone un dispositivo y un método para determinar la anchura de una fisura en materiales de hormigón basado en el cálculo del coeficiente de difusión de un gas. En dicha patente, también se divulga la evaluación de la autorreparación de materiales de hormigón basándose en la difusión de un gas hacia la grieta. El dispositivo que se propone en la patente KR102105840 está compuesto por un soporte de la muestra, una cámara hermética que se llena de gas, un medidor de la concentración de gas, un sistema de inyección del gas y otro de descarga del mismo, un controlador de la apertura y cierre de las válvulas, una fuente de suministro de gas y un ordenador. Por otra parte, el método que se propone en la patente KR102105840 consiste en realizar separadamente una fisura en la superficie de una pieza de hormigón que se coloca en el equipo poniendo el contacto la zona fisurada del material con la parte superior del recipiente hermético, de forma que la zona con la fisura se expone a la salida de gas de la cámara cerrada. Una vez fijada la muestra, se inyecta el gas en una cámara hermética a alta presión hasta que se alcanza una concentración preestablecida. Entonces, se deja salir el gas desde la cámara cerrada hacia la fisura de la muestra, de manera que el gas se difunda hacia el exterior. Los cambios de concentración del gas a lo largo del tiempo se registran para calcular el coeficiente de difusión del gas, repitiéndose el mismo proceso para distintas concentraciones de gas. A partir de la variación de los coeficientes de difusión del gas a diferentes concentraciones iniciales, se estima el grado de autorreparación del material. Patent KR102105840 proposes a device and a method to determine the width of a crack in concrete materials based on the calculation of the diffusion coefficient of a gas. This patent also discloses the evaluation of the self-healing of concrete materials based on the diffusion of a gas towards the crack. The device proposed in patent KR102105840 is composed of a sample support, a hermetic chamber that is filled with gas, a gas concentration meter, a gas injection system and a gas discharge system, a controller of the opening and closing of valves, a gas supply source and a computer. On the other hand, the method proposed in patent KR102105840 consists of separately making a crack in the surface of a piece of concrete that is placed in the equipment, bringing the cracked area of the material into contact with the upper part of the hermetic container, so that the area with the crack is exposed to the gas exit from the closed chamber. Once the sample is fixed, the gas is injected into an airtight chamber at high pressure until a pre-established concentration is reached. The gas is then let out from the closed chamber into the fissure of the sample, so that the gas diffuses outwards. The changes in gas concentration over time are recorded to calculate the gas diffusion coefficient, with the same process repeated for different gas concentrations. From the variation of the diffusion coefficients of the gas at different initial concentrations, the degree of self-healing of the material is estimated.

El dispositivo y el método propuestos en la patente KR102105840 para evaluar el grado de autorreparación de materiales de hormigón presentan varias limitaciones. El equipo solo se puede utilizar para materiales dañados exteriormente al equipo, por lo que la autorreparación no se generain situ.Esto supone que se empezaría a evaluar la autorreparación del material una vez que ya se ha iniciado. Por otra parte, es un sistema discontinuo porque requiere realizar una carga de gas a una concentración dada durante la realización de las medidas en la misma muestra. En otras palabras, la medida de la autorreparación del material requiere que se hagan medidas discontinuas. Otra de las limitaciones del dispositivo y del método propuestos en la patente KR102105840 consiste en que la apertura de la cámara herméticamente cerrada de gas debe coincidir exactamente con la fisura del material para evitar que se produzcan fugas de gas, particularmente considerando que la morfología de la fisura del material siempre es dispar. Adicionalmente, el método propuesto en la patente KR102105840 es válido para materiales rígidos y esencialmente elásticos, lo que limita su uso en materiales flexibles y en la mayoría de los materiales poliméricos ya que dichos materiales se deformarían heterogéneamente. Por último, la repetitividad del método es limitada al realizarse la fisura de manera extrínseca al equipo y manualmente, y ya que una parte de la fisura de la muestra está expuesta al exterior puede provocar que la autorreparación del material se inicie antes de que se empiece a medir, y se afectaría por factores externos al equipo. The device and method proposed in patent KR102105840 for evaluating the degree of self-healing of concrete materials have several limitations. The equipment can only be used for materials damaged outside the equipment, so self-repair is not generated in situ. This means that the self-repair of the material would begin to be evaluated once it has already started. On the other hand, it is a discontinuous system because it requires a gas load at a given concentration while carrying out the measurements on the same sample. In other words, the measurement of material self-healing requires discontinuous measurements to be made. Another limitation of the device and method proposed in patent KR102105840 is that the opening of the hermetically closed gas chamber must coincide exactly with the crack of the material to prevent gas leaks from occurring, particularly considering that the morphology of the material crack is always uneven. Additionally, the method proposed in patent KR102105840 is valid for rigid and essentially elastic materials, which limits its use in flexible materials and in most polymeric materials since said materials would deform heterogeneously. Finally, the repeatability of the method is limited as the crack is made extrinsically to the equipment and manually, and since a part of the sample crack is exposed to the outside, it can cause the self-repair of the material to begin before it begins. to measure, and would be affected by factors external to the equipment.

Las limitaciones de los dispositivos y métodos de evaluación de la autorreparación de materiales anteriormente descritos en la literatura, se resuelven con el equipo y método que se proponen en la presente invención. The limitations of the devices and methods for evaluating the self-healing of materials previously described in the literature are resolved with the equipment and method proposed in the present invention.

Los métodos actuales requieren cortar o modificar el material para cortarlo y posteriormente unir las piezas separadas. Esto supone que con dichos métodos no se puede cortar/perforar el material en el mismo sitio donde se autorrepara. Current methods require cutting or modifying the material to cut it and then join the separate pieces together. This means that with these methods the material cannot be cut/drilled in the same place where it is self-healing.

La presente invención proporciona un equipo que permite determinarin situla autorreparación de materiales, principalmente materiales poliméricos, así como cuantificar la eficiencia de la autorreparación y monitorizar la cinética del proceso de autorreparación. Además, se propone un procedimiento de evaluación y monitorización de la autorreparación de materiales que consiste en perforar el materialin situdejando fluir una corriente de gas a través del agujero perforado. La disminución del flujo de gas que atraviesa la perforación se relaciona directamente con la cinética del proceso de autorreparación. Cuando el flujo de gas se interrumpe, se ha concluido el proceso de autorreparación. Este método es sencillo, rápido y reproducible, y permite realizar varias medidasin situen una misma muestra a distintas temperaturas y con distinta geometría y tamaño de los materiales. The present invention provides equipment that allows self-healing of materials, mainly polymeric materials, to be determined in situ, as well as to quantify the efficiency of self-healing and monitor the kinetics of the self-healing process. Furthermore, a procedure for evaluating and monitoring the self-healing of materials is proposed that consists of drilling the material in situ, letting a gas stream flow through the drilled hole. The decrease in gas flow through the borehole is directly related to the kinetics of the self-healing process. When the gas flow is interrupted, the self-healing process is complete. This method is simple, fast and reproducible, and allows several measurements to be carried out in situ on the same sample at different temperatures and with different geometry and size of the materials.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invención se refiere a un equipo de medida de la autorreparación de materiales que pueden ser materiales poliméricos, materiales compuestos (composites), materiales cerámicos, materiales basados en cemento, mortero u hormigón, y materiales textiles. Dentro de los materiales poliméricos, se consideran, por ejemplo, poliuretanos, polisiloxanos y derivados (siliconas), polímeros fluorados, poliamidas, poliésteres, epoxies, cauchos naturales y sintéticos, poliacrilatos y policianoacrilatos, poliestireno, cloruro de polivinilo (PVC), poliolefinas, politereftalato de etileno (PET), polisulfuros y polisulfonas, polianilinas, policaprolactonas, policarbonatos, polióxidos de etileno, poliureas, poliacetilenos, polipirroles, politiofenos, y copolímeros tales como copolímeros de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) y copolímeros de estireno-butadieno-estireno (SBS). The present invention refers to equipment for measuring self-healing of materials that can be polymeric materials, composite materials, ceramic materials, materials based on cement, mortar or concrete, and textile materials. Within polymeric materials, we consider, for example, polyurethanes, polysiloxanes and derivatives (silicones), fluorinated polymers, polyamides, polyesters, epoxies, natural and synthetic rubbers, polyacrylates and polycyanoacrylates, polystyrene, polyvinyl chloride (PVC), polyolefins, polyethylene terephthalate (PET), polysulfides and polysulfones, polyanilines, polycaprolactones, polycarbonates, polyethylene oxides, polyureas, polyacetylenes, polypyrroles, polythiophenes, and copolymers such as acrylonitrile butadiene styrene (ABS) copolymers and styrene-butadiene-styrene copolymers ( SBS).

La presente invención se refiere en primer lugar a un equipo de medida de la autorreparación de materiales que comprende: The present invention refers first of all to a device for measuring the self-repair of materials that comprises:

- un cuerpo principal formado por una estructura superior y una estructura inferior, separadas por un espacio capaz de alojar una muestra de material, y tal que al unirse entre ellas forman una cámara hermética, - a main body formed by an upper structure and a lower structure, separated by a space capable of housing a sample of material, and such that when joined together they form an airtight chamber,

- una entrada y una salida de gas, situadas cada una de ellas en una de las dos estructuras que conforman el cuerpo principal, - a gas inlet and a gas outlet, each located in one of the two structures that make up the main body,

- un vástago dispuesto en la estructura superior, capaz de deslizarse verticalmente hacia arriba y hacia abajo, que sujeta y guía un elemento perforador y - a stem arranged in the upper structure, capable of sliding vertically up and down, which holds and guides a piercing element and

- un elemento perforador dispuesto en el vástago. - a piercing element arranged in the stem.

Por hermético se quiere decir que no exista fuga de gas en el cuerpo principal. By airtight it means that there is no gas leak in the main body.

Cuando se indica "superior” se hace referencia a la estructura del cuerpo principal en la que está dispuesto el vástago con el elemento perforador. When "upper" is indicated, reference is made to the structure of the main body in which the stem with the piercing element is arranged.

Cuando se indica "inferior” se hace referencia a la estructura del cuerpo principal sobre la cual se apoya el equipo de medida. When "lower" is indicated, it refers to the structure of the main body on which the measuring equipment rests.

El cuerpo principal está dividido en la estructura superior y la estructura inferior, que al unirse forman la cámara hermética y puede calefactarse para realizar medidas de autorreparación a temperaturas diferentes a la temperatura ambiente. The main body is divided into the upper structure and the lower structure, which when joined together form the hermetic chamber and can be heated to perform self-repair measures at temperatures different from room temperature.

En el espacio que separa la estructura superior de la estructura inferior se puede disponer una muestra de material la cual se encuentra estática durante todo el ensayo. In the space that separates the upper structure from the lower structure, a sample of material can be placed, which is static throughout the test.

Según realizaciones particulares, el equipo de medida comprende un adaptador para el caso en el que la muestra tenga un tamaño menor que el perímetro interior del cuerpo principal. En el caso de que el equipo comprenda un adaptador, el adaptador comprende un portamuestras que permite disponer la muestra entre la estructura superior y la estructura inferior, y elementos de fijación de la muestra al adaptador According to particular embodiments, the measuring equipment comprises an adapter for the case in which the sample has a size smaller than the inner perimeter of the main body. In the event that the equipment includes an adapter, the adapter includes a sample holder that allows the sample to be placed between the upper structure and the lower structure, and elements for fixing the sample to the adapter.

Los elementos de fijación de la muestra al adaptador pueden ser, por ejemplo, arandelas, arandelas con varilla roscadas, tuercas y juntas (tales como juntas tóricas). Elements for securing the sample to the adapter can be, for example, washers, threaded rod washers, nuts and gaskets (such as O-rings).

Las secciones de acoplamiento de la estructura superior e inferior pueden tener geometrías diferentes, similares o idénticas, las cuales se unen para conformar el cuerpo principal, asegurando un cierre hermético, y a su vez, la sujeción de la muestra. The coupling sections of the upper and lower structure can have different, similar or identical geometries, which are joined to form the main body, ensuring an airtight seal, and in turn, the holding of the sample.

La geometría de las dos estructuras que forman el cuerpo principal puede ser diferente, similar o idéntica, preferentemente, las dos estructuras son de idéntica geometría. The geometry of the two structures that form the main body may be different, similar or identical, preferably, the two structures are of identical geometry.

El cuerpo principal puede tener diversas formas, tales como prismática o cilíndrica, de modo preferente es cilindrico. The main body can have various shapes, such as prismatic or cylindrical, preferably it is cylindrical.

Las dos estructuras del cuerpo principal pueden ser del mismo tamaño o de tamaño diferente, preferentemente son del mismo tamaño. The two main body structures can be the same size or different sizes, preferably they are the same size.

Según realizaciones preferentes, la entrada de gas está dispuesta en la estructura inferior y la salida de gas está situada en la estructura superior del cuerpo principal. De este modo la entrada y la salida de gas están situadas respectivamente por debajo y por encima de la muestra. According to preferred embodiments, the gas inlet is arranged in the lower structure and the gas outlet is located in the upper structure of the main body. In this way the gas inlet and outlet are located respectively below and above the sample.

El gas está dispuesto en un recipiente conectado al cuerpo principal, tal como una bala. The gas is arranged in a container connected to the main body, such as a bullet.

Se puede utilizar cualquier gas, entre ellos se encuentra el nitrógeno, helio, dióxido de carbono, neón, o argón, entre otros, o combinaciones de ellos. Preferentemente, el gas es un gas inerte. En una realización concreta es nitrógeno y helio. Any gas can be used, including nitrogen, helium, carbon dioxide, neon, or argon, among others, or combinations of them. Preferably, the gas is an inert gas. In a specific embodiment it is nitrogen and helium.

El vástago que guía al elemento perforador puede entrar y salir verticalmente por la estructura superior del equipo para perforar y retirarse de la muestra del material, respectivamente, lo que permite que el flujo de gas que entra por la estructura inferior pueda fluir hacia la estructura superior o viceversa. The stem that guides the drilling element can enter and exit vertically through the upper structure of the equipment to drill and withdraw from the material sample, respectively, which allows the gas flow that enters through the lower structure to flow towards the upper structure. or vice versa.

El filo o la punta del elemento perforador pueden tener un grosor entre 0,01 mm y 10 mm, por ejemplo, puede ser una aguja con un diámetro de 1 mm. El elemento perforador debe poseer la longitud apropiada para que pueda perforar completamente la muestra de material, por ejemplo, puede ser una aguja de diámetro de 1 mm. The edge or tip of the piercing element may have a thickness between 0.01 mm and 10 mm, for example, it may be a needle with a diameter of 1 mm. The piercing element must have the appropriate length so that it can completely pierce the material sample, for example, it can be a needle with a diameter of 1 mm.

Además, el vástago y el elemento perforador permiten una rotación de ambos elementos de 360°. In addition, the stem and the piercing element allow a 360° rotation of both elements.

El equipo de medida de la autorreparación de materiales comprende, además, un medidor de flujo de gas que permite el control preciso del mismo, conectado al cuerpo principal. The measuring equipment for self-repair of materials also includes a gas flow meter that allows precise control of the same, connected to the main body.

El equipo de medida de la autorreparación de materiales comprende, además, un regulador de presión dispuesto en un conducto que conecta el recipiente de gas con el cuerpo principal, adyacente a la salida del gas del recipiente, que permite controlar con precisión la presión de gas que llega al medidor de flujo. The material self-repair measurement equipment also comprises a pressure regulator arranged in a duct that connects the gas container with the main body, adjacent to the gas outlet of the container, which allows precise control of the gas pressure. that reaches the flow meter.

El equipo de medida de la autorreparación de materiales comprende, además, una válvula de corte de suministro de gas, dispuesta en el conducto que lleva el gas hacia el cuerpo principal, dispuesta entre el regulador de presión y la válvula de control del flujo de gas. The material self-repair measurement equipment also comprises a gas supply cut-off valve, arranged in the duct that carries the gas to the main body, arranged between the pressure regulator and the gas flow control valve. .

El equipo de medida de la autorreparación de materiales comprende, además, una segunda válvula de control del flujo de gas dispuesta en el conducto que permite controlar con precisión el flujo o caudal de gas hacia el cuerpo principal, entre la válvula de corte de suministro de gas y el cuerpo principal. The material self-repair measurement equipment also comprises a second gas flow control valve arranged in the duct that allows precise control of the gas flow rate towards the main body, between the gas supply cut-off valve. gas and the main body.

El equipo de medida de la autorreparación de materiales comprende, además, un dispositivo de adquisición de datos que registra continuamente el flujo de gas que atraviesa la fisura realizada en la muestra en función del tiempo. The material self-healing measurement equipment also includes a data acquisition device that continuously records the gas flow through the crack made in the sample as a function of time.

El equipo de medida de la autorreparación puede comprender, además, un dispositivo de burbujeo, dispuesto a la salida del gas del cuerpo principal, que permite monitorizar continuamente el gas que fluye por la salida del cuerpo principal, durante la realización de la medida de la autorreparación. The self-repair measurement equipment may also comprise a bubbling device, arranged at the gas outlet of the main body, which allows continuous monitoring of the gas flowing through the outlet of the main body, while performing the self-repair measurement. self-repair.

El cuerpo principal del equipo de medida de la autorreparación puede ser fabricado con cualquier material no poroso que permita generar una cavidad o cámara hermética y que no cause ninguna contaminación ni alteración de la muestra. Estos materiales pueden ser metales tales como aluminio o titanio, aleaciones tales como bronce o acero inoxidable, materiales poliméricos como politetrafluoroetileno o polipropileno, materiales compuestos (composites) de fibra de vidrio o de fibra de carbono, materiales cerámicos, cuarzo, o vidrio. The main body of the self-healing measurement equipment can be manufactured with any non-porous material that allows the generation of a cavity or hermetic chamber and that does not cause any contamination or alteration of the sample. These materials may be metals such as aluminum or titanium, alloys such as bronze or stainless steel, polymeric materials such as polytetrafluoroethylene or polypropylene, fiberglass or carbon fiber composite materials, ceramic materials, quartz, or glass.

Las conducciones de gas del equipo de medida deben ser igualmente fabricadas con un material no poroso, tal como los mencionados para la fabricación del cuerpo principal. The gas pipes of the measuring equipment must also be manufactured with a non-porous material, such as those mentioned for the manufacture of the main body.

El sistema de válvulas, racorería y accesorios puede ser de diversos materiales, tales como metales, aleaciones (por ejemplo, acero inoxidable o latón), materiales poliméricos (por ejemplo, silicona rígida, vitón, caucho), vidrio, cuarzo, materiales compuestos (composites), y materiales cerámicos. The system of valves, fittings and accessories can be made of various materials, such as metals, alloys (for example, stainless steel or brass), polymeric materials (for example, rigid silicone, viton, rubber), glass, quartz, composite materials ( composites), and ceramic materials.

Las dos estructuras que conforman el cuerpo principal del equipo de medida de la autorreparación están unidas mediante elementos de fijación mecánica tales como tornillos, elementos roscados, tuercas, mordazas, pasadores, dados guía; o adhesivos reposicionables. The two structures that make up the main body of the self-repair measurement equipment are joined by mechanical fastening elements such as screws, threaded elements, nuts, jaws, pins, guide sockets; or repositionable adhesives.

Durante el uso del equipo la muestra se coloca entre estas dos estructuras, tal que al unirse forman la cavidad hermética. Si el tamaño de la muestra de material es inferior al perímetro de la cavidad del cuerpo principal (diámetro interno en el caso de que el cuerpo principal sea circular), dicha muestra se coloca dentro de un adaptador de perímetro (diámetro en caso de que el cuerpo principal sea circular) ligeramente mayor que el perímetro (diámetro interno en caso de que el cuerpo principal sea circular) del cuerpo principal, que lleva un portamuestras en el que se inserta la misma. El adaptador se integra entre las estructuras superior e inferior del cuerpo principal del equipo de autorreparación. El funcionamiento del equipo y el modo de realización de la medida de autorreparación es el mismo para cualquier tamaño de la muestra de material. El adaptador puede ser de distintos materiales, tales como como metales, aleaciones (por ejemplo, acero inoxidable o latón), materiales poliméricos (por ejemplo, silicona rígida, vitón, caucho), vidrio, cuarzo, materiales compuestos (composites), y materiales cerámicos During the use of the equipment, the sample is placed between these two structures, such that when they join they form the hermetic cavity. If the size of the material sample is less than the perimeter of the main body cavity (internal diameter in case the main body is circular), the sample is placed inside a perimeter adapter (diameter in case the main body is circular). main body is circular) slightly larger than the perimeter (internal diameter in case the main body is circular) of the main body, which carries a sample holder into which it is inserted. The adapter is integrated between the upper and lower structures of the main body of the self-repair equipment. The operation of the equipment and the way of carrying out the self-repair measurement is the same for any size of the material sample. The adapter can be made of different materials, such as metals, alloys (for example, stainless steel or brass), polymeric materials (for example, rigid silicone, Viton, rubber), glass, quartz, composite materials, and materials ceramics

Si se desease medir la autorreparación de materiales a una temperatura mayor a la temperatura ambiente, el cuerpo principal se puede calefactar hasta 150 °C, entre 20 °C y 150 °C. El elemento calefactor puede ser una resistencia eléctrica con un sensor térmico o termopar que permite medir la temperatura en el interior del cuerpo principal, así como un sistema externo de control de la temperatura. Además, el cuerpo principal se puede recubrir de un material aislante térmico para mantener la temperatura interna constante, el cual debe estar constituido por materiales con alta resistividad térmica, tales como los polímeros naturales y sintéticos, o las lanas minerales, de manera que eviten la disipación de calor y que eviten que el operario pueda quemarse. If it is desired to measure the self-healing of materials at a temperature higher than room temperature, the main body can be heated up to 150 °C, between 20 °C and 150 °C. The heating element can be an electrical resistance with a thermal sensor or thermocouple that allows measuring the temperature inside the main body, as well as an external temperature control system. In addition, the main body can be covered with a thermal insulating material to maintain a constant internal temperature, which must be made of materials with high thermal resistivity, such as natural and synthetic polymers, or mineral wool, so as to avoid heat dissipation and prevent the operator from getting burned.

Según realizaciones preferentes, el equipo de la autorreparación de materiales comprende: According to preferred embodiments, the material self-repair equipment comprises:

- un cuerpo principal formado por una estructura superior y una estructura inferior, separadas por un espacio capaz de alojar una muestra de material, y tal que al unirse entre ellas forman una cámara hermética, - a main body formed by an upper structure and a lower structure, separated by a space capable of housing a sample of material, and such that when joined together they form an airtight chamber,

- una entrada y una salida de gas, situadas cada una de ellas en una de las dos estructuras que conforman el cuerpo principal, - a gas inlet and a gas outlet, each located in one of the two structures that make up the main body,

- un vástago dispuesto en la estructura superior, capaz de deslizarse verticalmente hacia arriba y hacia abajo, que sujeta y guía un elemento perforador, - a stem arranged in the upper structure, capable of sliding vertically up and down, which holds and guides a piercing element,

- un elemento perforador dispuesto en el vástago, - a piercing element arranged in the stem,

- una bala que suministra un gas, - a bullet that supplies a gas,

- un regulador para controlar con precisión la presión de salida del gas, - a regulator to precisely control the gas outlet pressure,

- una válvula de corte de suministro de gas y una segunda válvula que permite controlar el flujo de gas, - a gas supply cut-off valve and a second valve that allows controlling the gas flow,

- un medidor de flujo para determinar con precisión el flujo de gas, - a flow meter to accurately determine the gas flow,

- un dispositivo de adquisición de datos que registra continuamente la variación de flujo de gas con el tiempo y - a data acquisition device that continuously records the variation of gas flow with time and

- un dispositivo de burbujeo, dispuesto a la salida del gas del cuerpo principal, que permite controlar continuamente el flujo continuo de gas durante la realización de la medida de autorreparación. - a bubbling device, arranged at the gas outlet of the main body, which allows the continuous flow of gas to be continuously controlled during the performance of the self-repair measure.

La presente invención se refiere también a un método de medida de la autorreparación de un material mediante el equipo de medida de la autorreparación definido anteriormente y que comprende: The present invention also refers to a method of measuring the self-healing of a material using the self-healing measuring equipment defined above and comprising:

- disponer una muestra entre las estructuras superior e inferior que conforman el cuerpo principal del equipo, - arrange a sample between the upper and lower structures that make up the main body of the equipment,

- unir las dos estructuras cerrando herméticamente el espacio entre ellas, - join the two structures by hermetically closing the space between them,

- deslizar el vástago con el elemento perforador verticalmente hasta perforar la muestra de material, - slide the stem with the piercing element vertically until the material sample is pierced,

- retirar el vástago de la muestra, - remove the stem from the sample,

- hacer fluir gas desde la estructura inferior a la estructura superior, o viceversa, a través de la perforación realizada en la muestra de material, durante el tiempo que dura el ensayo de medida, y - make gas flow from the lower structure to the upper structure, or vice versa, through the perforation made in the material sample, during the time that the measurement test lasts, and

- medir continuamente el flujo de gas y el tiempo que tarda en dejar de pasar gas a través de la perforación realizada en la muestra de material. - continuously measure the gas flow and the time it takes for gas to stop passing through the perforation made in the material sample.

Según realizaciones preferentes, la muestra se perfora excéntricamente con el elemento perforador orientado por el vástago. According to preferred embodiments, the sample is drilled eccentrically with the drilling element oriented by the stem.

La muestra puede ser perforada tantas veces como sea necesario, en el mismo sitio o en un sitio diferente sin necesidad de moverla ni de manipularla. The sample can be drilled as many times as necessary, in the same location or in a different location without the need to move or manipulate it.

El vástago se retira de la muestra, se mide continuamente el flujo de gas y el tiempo que tarda en dejar de pasar gas a través de la fisura realizada en la muestra, ya que el flujo de gas va disminuyendo conforme se cierra la fisura, de manera que cuando deja de fluir el gas, se considera que ha ocurrido la autorreparación. The stem is removed from the sample, the gas flow is continuously measured and the time it takes for gas to stop passing through the fissure made in the sample, since the gas flow decreases as the fissure closes, so so that when the gas stops flowing, self-repair is considered to have occurred.

La muestra puede tener cualquier geometría, preferiblemente circular o prismática, y puede tener unas dimensiones entre 1 mm y 100 mm, y un espesor entre 0,05 mm y 20 mm. En una realización concreta, las dimensiones de la muestra son 19 mm y un espesor de 3 mm. Sin embargo, tanto la geometría del material como la del equipo pueden ser diferentes, siendo un parámetro que no afecta a la medida de la autorreparación. The sample can have any geometry, preferably circular or prismatic, and can have dimensions between 1 mm and 100 mm, and a thickness between 0.05 mm and 20 mm. In a particular embodiment, the dimensions of the sample are 19 mm and a thickness of 3 mm. However, both the geometry of the material and that of the equipment can be different, being a parameter that does not affect the extent of self-repair.

Según realizaciones preferentes del método, cuando el tamaño de la muestra de material es inferior al perímetro interno del cuerpo principal (diámetro interno en el caso de que el cuerpo principal sea circular), se puede usar el adaptador con una cavidad para soportar la muestra con unas dimensiones entre 0,5 mm y 99 mm, y un espesor entre 0,01 mm y 19 mm. En una realización concreta, las dimensiones de la muestra son 10 mm y un espesor de 3 mm. According to preferred embodiments of the method, when the size of the material sample is less than the internal perimeter of the main body (internal diameter in case the main body is circular), the adapter with a cavity can be used to support the sample with dimensions between 0.5 mm and 99 mm, and a thickness between 0.01 mm and 19 mm. In a particular embodiment, the dimensions of the sample are 10 mm and a thickness of 3 mm.

La muestra puede calefactarse entre 20 °C y 150 °C. En una realización concreta, la temperatura de la muestra es entre 35 °C y 80 °C. The sample can be heated between 20 °C and 150 °C. In a particular embodiment, the sample temperature is between 35°C and 80°C.

El vástago y el elemento perforador permiten una rotación de 360°. The stem and piercing element allow 360° rotation.

Se deben controlar dos variables diferentes del gas, una es la presión cuando sale del contenedor o recipiente (tal como una bala) y la otra el flujo de gas. Ambas se controlan y se fijan antes de atravesar la muestra. La presión es la misma durante todo el ensayo, pero, el flujo de gas irá disminuyendo a medida que la muestra se autorrepare (se va cerrando la fisura hecha en el material y pasa menos flujo de gas). Este flujo de gas es el que sale de la estructura superior (o la inferior, según la configuración del cuerpo principal) y va al dispositivo de adquisición de datos. Two different variables of the gas must be controlled, one is the pressure when it leaves the container or container (such as a bullet) and the other is the flow of gas. Both are checked and fixed before passing through the sample. The pressure is the same throughout the test, but the gas flow will decrease as the sample self-heals (the crack made in the material closes and less gas flow passes through). This gas flow is what leaves the upper structure (or the lower one, depending on the configuration of the main body) and goes to the data acquisition device.

Según realizaciones preferentes del método, la presión del gas cuando sale del contenedor o recipiente (tal como una bala) puede variarse entre 1 mbar y 2 bares. En una realización concreta, la presión es de 750 mbares. According to preferred embodiments of the method, the pressure of the gas when it leaves the container or container (such as a bullet) can be varied between 1 mbar and 2 bars. In a specific embodiment, the pressure is 750 mbar.

Según realizaciones preferentes del método, el flujo de gas que sale del contenedor puede variarse entre 0,1 mL/min y 500 mL/min. En una realización concreta, el flujo se varía entre 8 mL/min y 65 mL/min. According to preferred embodiments of the method, the gas flow leaving the container can be varied between 0.1 mL/min and 500 mL/min. In a particular embodiment, the flow is varied between 8 mL/min and 65 mL/min.

La muestra se puede perforar en cualquier punto de su superficie, pero preferentemente se perfora de manera excéntrica para poder realizar distintas repeticionesin situen una misma muestra. Según realizaciones particulares del método se perfora a 0,5 mm del centro de la muestra. The sample can be drilled at any point on its surface, but preferably it is drilled eccentrically to be able to perform different repetitions in situ on the same sample. According to particular embodiments of the method, drilling is done 0.5 mm from the center of the sample.

La salida de flujo de gas del cuerpo principal del equipo de medida de la autorreparación está continuamente monitoreada mediante un sensor de flujo. Las variaciones de flujo de gas con el tiempo se registran continuamente. The gas flow outlet of the main body of the self-repair measuring equipment is continuously monitored by a flow sensor. Gas flow variations over time are recorded continuously.

Además de registrar los datos digitalmente, a la salida del flujo de gas, el equipo puede tener acoplado un sistema de burbujeo para observar el paso del gas continuamente y detectar adicionalmente cuando se ha realizado la autorreparación completa del material. In addition to recording the data digitally, at the exit of the gas flow, the equipment can have a bubbling system attached to observe the passage of the gas continuously and additionally detect when complete self-repair of the material has been carried out.

El método según la invención permite monitorizar la cinética del proceso de autorreparación de los materiales, realizar medidas consecutivas y repetitivas, y proporciona una estimación del tiempo necesario para conseguir la autorreparación completa, todo elloin situy sin manipular la muestra, pudiendo realizarse la autorreparación a temperaturas entre 20 °C y 150 °C, y para muestras de diferentes tamaños y geometrías. Más concretamente, esta invención proporciona un nuevo equipo de medida de la autorreparación de materiales, incluyendo materiales poliméricos, y un nuevo método para monitorizar cuantitativamente el proceso de autorreparación en el tiempo. The method according to the invention allows monitoring the kinetics of the self-healing process of the materials, carrying out consecutive and repetitive measurements, and provides an estimate of the time necessary to achieve complete self-healing, all in situ and without manipulating the sample, self-healing being able to be carried out at temperatures between 20 °C and 150 °C, and for samples of different sizes and geometries. More specifically, this invention provides new equipment for measuring the self-healing of materials, including polymeric materials, and a new method for quantitatively monitoring the self-healing process over time.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Figura 1: Esquema del equipo de medida de la autorreparación de materiales. En la figura las referencias significan: 1- Bala de gas; 2- Regulador de presión; 3- Válvula de corte; 4- Válvula de control del flujo de gas; 5- Cuerpo principal; 6- Medidor de flujo; 7-Dispositivo de adquisición de datos. Figure 1: Scheme of the measurement equipment for self-repair of materials. In the figure the references mean: 1- Gas bullet; 2- Pressure regulator; 3- Shut-off valve; 4- Gas flow control valve; 5- Main body; 6- Flow meter; 7-Data acquisition device.

Figura 2: Esquema del cuerpo principal del equipo de medida de la autorreparación y sus componentes con la muestra. En la figura las referencias significan: 8- Estructura superior; 9-Entrada de gas; 10- Estructura inferior; 11- Vástago; 12- Elemento perforador; 13- Salida de gas; 14- Muestra o portamuestras con la muestra. Figure 2: Schematic of the main body of the self-repair measurement equipment and its components with the sample. In the figure the references mean: 8- Upper structure; 9-Gas inlet; 10- Lower structure; 11- Stem; 12- Drilling element; 13- Gas outlet; 14- Sample or sample holder with the sample.

Figura 3: Esquema del adaptador para muestras de diferente tamaño: (I) Disposición de elementos del adaptador donde 12- Elemento perforador; 15- Arandela superior con varillas roscadas; 16- Juntas tóricas; 14- Muestra; 17- Portamuestras; 18- Arandela inferior; 19-Tuercas. (II) Inserción de los elementos auxiliares. (III) Posición de cierre del conjunto del adaptador. Figure 3: Adapter diagram for samples of different sizes: (I) Arrangement of adapter elements where 12- Drilling element; 15- Upper washer with threaded rods; 16- O-rings; 14- Sample; 17- Sample holder; 18- Lower washer; 19-Nuts. (II) Insertion of auxiliary elements. (III) Closing position of the adapter assembly.

Figura 4: Movimiento del vástago para perforar la muestra. Figure 4: Movement of the stem to pierce the sample.

Figura 5: Ejemplo de perforación excéntrica de una muestra de material. Figure 5: Example of eccentric drilling of a material sample.

Figura 6: Muestra de material colocada en el equipo de medida de la autorreparación. Figure 6: Sample of material placed in the self-repair measurement equipment.

Figura 7: Esquema del método de medida de la autorreparación de materiales. Figure 7: Scheme of the measurement method for self-healing of materials.

Figura 8: Variación del flujo de gas con el tiempo tras las distintas etapas del proceso de autorreparación del poliuretano YP. Figure 8: Variation of gas flow with time after the different stages of the self-healing process of YP polyurethane.

Figura 9: Cinética de autorreparación del poliuretano YP. Figure 9: Self-healing kinetics of YP polyurethane.

Figura 10: Variación del flujo de gas con el tiempo tras las distintas etapas del proceso de autorreparación del poliuretano 20%PCD80%PCD2. Figure 10: Variation of gas flow with time after the different stages of the self-healing process of 20%PCD80%PCD2 polyurethane.

Figura 11: Variación del flujo de gas con el tiempo tras las distintas etapas del proceso de autorreparación del poliuretano 100%PCD2. Figure 11: Variation of gas flow with time after the different stages of the self-healing process of 100% PCD2 polyurethane.

Figura 12: Cinética de autorreparación de los poliuretanos 100%PCD, 60%PCD40%PCD2, 20%PCD80%PCD2 y 100%PCD2. Figure 12: Self-healing kinetics of 100%PCD, 60%PCD40%PCD2, 20%PCD80%PCD2 and 100%PCD2 polyurethanes.

Figura 13: Cinética de autorreparación del poliuretano YP usando diferentes flujos de gas nitrógeno. Figure 13: Self-healing kinetics of YP polyurethane using different nitrogen gas flows.

Figura 14: Cinética de autorreparación del poliuretano YP en distintas repeticiones. Figure 14: Self-healing kinetics of YP polyurethane in different repetitions.

EJEMPLOSEXAMPLES

Ejemplo 1: Medida y seguimiento del proceso de autorreparación de un material de poliuretano.Example 1: Measurement and monitoring of the self-healing process of a polyurethane material.

Para medir y seguir el proceso de autorreparación de un material, se ha utilizado uno de los poliuretanos descritos en la patente EP3103846A que posee capacidad de autorrepararse intrínsecamente a temperatura ambiente. To measure and follow the self-healing process of a material, one of the polyurethanes described in patent EP3103846A has been used, which has the ability to intrinsically self-heal at room temperature.

Síntesis del poliuretano YP YP polyurethane synthesis

El poliuretano denominado YP se ha sintetizado empleando el método en un paso(“one-shot’)que es bien conocido en la literatura. El método“one-shot’consiste en mezclar simultáneamente todos los componentes necesarios para sintetizar un polímero. The polyurethane called YP has been synthesized using the one-shot method that is well known in the literature. The “one-shot” method consists of simultaneously mixing all the components necessary to synthesize a polymer.

Los ingredientes necesarios para sintetizar el poliuretano YP son un poliol de policarbonato y 1,6 hexanodiol de peso molecular 1000 Da (Eternacoll® UH-100, UBE Chemical Europe S.A., Castellón, España), 4,4’-metilenbis (ciclohexilisocianato) (HMDI) con 90 % pureza (Sigma Aldrich Co., St. Louis, MO, USA), y 1,4 butanodiol (BD) con 99 % pureza (Panreac Applichem®, Darsmstadt, Alemania). La relación NCO/OH usada fue de 1,1. The ingredients necessary to synthesize YP polyurethane are a polycarbonate polyol and 1,6 hexanediol with a molecular weight of 1000 Da (Eternacoll® UH-100, UBE Chemical Europe S.A., Castellón, Spain), 4,4'-methylenebis (cyclohexyl isocyanate) ( HMDI) with 90% purity (Sigma Aldrich Co., St. Louis, MO, USA), and 1,4 butanediol (BD) with 99% purity (Panreac Applichem®, Darsmstadt, Germany). The NCO/OH ratio used was 1.1.

Para obtener el poliuretano YP, se añade la cantidad requerida de poliol y 1,4 butanodiol en un frasco de polipropileno de 60 mL, agitando la mezcla en un equipo SpeedMixer a 2.400 rpm durante 1 minuto. La mezcla se coloca en una estufa a 80 °C durante 10 minutos. Posteriormente, se añade a la mezcla la cantidad requerida de isocianato HMDI y se vuelve a agitar en un equipo SpeedMixer a 2.400 rpm durante 1 minuto. Por último, se coloca la mezcla en una estufa de vacío durante 9 horas siguiendo consecutivamente las etapas siguientes: 50 °C durante 30 min; 60 °C durante 30 min; 70 °C durante 30 min; y 80 °C durante 6 horas. Tras 24 horas, se realiza un proceso de post-curado(“annealing”)a 85 °C durante 1 hora para estabilizar la estructura del poliuretano YP. To obtain YP polyurethane, the required amount of polyol and 1,4 butanediol is added to a 60 mL polypropylene bottle, stirring the mixture in a SpeedMixer at 2,400 rpm for 1 minute. The mixture is placed in an oven at 80 °C for 10 minutes. Subsequently, the required amount of HMDI isocyanate is added to the mixture and stirred again in a SpeedMixer at 2,400 rpm for 1 minute. Finally, the mixture is placed in a vacuum oven for 9 hours consecutively following the following steps: 50 °C for 30 min; 60 °C for 30 min; 70 °C for 30 min; and 80 °C for 6 hours. After 24 hours, a post-curing process ("annealing") is carried out at 85 °C for 1 hour to stabilize the structure of the YP polyurethane.

Monitorización del proceso de autorreparación del poliuretano YP Monitoring of the self-healing process of YP polyurethane

Se corta una muestra del poliuretano YP con forma circular de 19 mm de diámetro y un espesor de 3 mm. La muestra circular se coloca en el equipo de medida de la autorreparación y se cierra herméticamente. Se hace pasar un flujo continuo de gas nitrógeno a una presión de 750 mbares y un flujo de 8 mL/min durante todo el tiempo que dura el proceso. La muestra de poliuretano YP se perfora completamente a 0,5 mm del centro con una aguja de 1 mm de diámetro, la cual está unida a un vástago. Inmediatamente después, la aguja se retira de la muestra de poliuretano, monitorizando continuamente el flujo de gas con el tiempo hasta que el gas deja de fluir, momento en el que se considera que se produce la autorreparación completa. Durante la realización del ensayo, se registra continuamente la variación del flujo de gas que pasa por la fisura realizada en el poliuretano YP con el tiempo. A sample of YP polyurethane is cut in a circular shape with a diameter of 19 mm and a thickness of 3 mm. The circular sample is placed in the self-healing measuring equipment and sealed tightly. A continuous flow of nitrogen gas is passed through at a pressure of 750 mbar and a flow rate of 8 mL/min throughout the duration of the process. The YP polyurethane sample is completely pierced 0.5 mm from the center with a 1 mm diameter needle, which is attached to a shank. Immediately thereafter, the needle is removed from the polyurethane sample, continuously monitoring the gas flow over time until the gas stops flowing, at which point complete self-healing is considered to have occurred. During the test, the variation of the gas flow passing through the crack made in the YP polyurethane with time is continuously recorded.

La Figura 8 muestra la variación del flujo de gas que pasa por la fisura realizada en el poliuretano YP con el tiempo tras las distintas etapas del proceso de autorreparación. Se distinguen tres procesos diferenciados: (i) La perforación de la muestra que genera un aumento brusco del flujo de gas desde la parte inferior de la muestra hacia la parte superior; (ii) la retirada de la aguja que perfora la pieza de poliuretano YD, la cual genera una ligera sobrepresión debida al gas acumulado durante el tiempo en el que la aguja perfora el poliuretano YP; (iii) El proceso de autorreparación en el que el flujo de gas que pasa por la fisura realizada en el poliuretano YP va disminuyendo continuamente con el transcurso del tiempo. Figure 8 shows the variation of the gas flow that passes through the crack made in the YP polyurethane with time after the different stages of the self-healing process. Three different processes are distinguished: (i) Drilling of the sample that generates a sharp increase in the gas flow from the bottom of the sample to the top; (ii) the removal of the needle that pierces the YD polyurethane piece, which generates a slight overpressure due to the gas accumulated during the time in which the needle pierces the YP polyurethane; (iii) The self-healing process in which the gas flow passing through the crack made in the YP polyurethane continually decreases over time.

Para seguir la cinética de autorreparación del poliuretano YP, se ha representado el flujo de gas que pasa por la fisura realizada en la muestra en función del tiempo, expresando el flujo como porcentaje de reducción respecto al flujo inicial (el flujo al inicio del proceso de autorreparación se toma como tiempo cero). La Figura 9 muestra que la autorreparación del poliuretano YP es continua y homogénea y se completa en 1,4 segundos. To follow the self-healing kinetics of the YP polyurethane, the gas flow that passes through the crack made in the sample has been represented as a function of time, expressing the flow as a percentage reduction with respect to the initial flow (the flow at the beginning of the repair process). self-repair is taken as time zero). Figure 9 shows that the self-healing of YP polyurethane is continuous and homogeneous and is completed in 1.4 seconds.

Ejemplo 2: Poliuretanos con diferente cinética y capacidad de autorreparación.Example 2: Polyurethanes with different kinetics and self-healing capacity.

Para determinar la sensibilidad del método de evaluación cuantitativa de la autorreparación, se sintetizaron tres poliuretanos con diferente tiempo de autorreparación y un poliuretano que no presenta autorreparación. To determine the sensitivity of the method for quantitative evaluation of self-healing, three polyurethanes with different self-healing times and one polyurethane that does not present self-healing were synthesized.

Síntesis de los poliuretanos Synthesis of polyurethanes

Todos los poliuretanos se han sintetizado empleando el método en un paso(“one-shot’)que es bien conocido en la literatura. El método“one-shot’consiste en mezclar simultáneamente todos los componentes necesarios para sintetizar un polímero. All polyurethanes have been synthesized using the one-shot method that is well known in the literature. The “one-shot” method consists of simultaneously mixing all the components necessary to synthesize a polymer.

Los ingredientes necesarios para sintetizar los poliuretanos son un poliol de policarbonato y 1,6 hexanodiol de peso molecular 1000 Da (Eternacoll® UH-100, UBE Chemical Europe S.A., Castellón, España), un poliol de policarbonato y 1,6 hexanodiol de peso molecular 2000 Da (Eternacoll® UH-200, UBE Chemical Europe S.A., Castellón, España), 4,4’-metilenbis (ciclohexilisocianato) (HMDI) con 90%pureza (Sigma Aldrich Co., St. Louis, MO, USA), y 1,4 butanodiol (BD) con 99 % pureza (Panreac Applichem®, Darsmstadt, Alemania). La relación NCO/OH usada ha sido de 1,1. The ingredients necessary to synthesize polyurethanes are a polycarbonate polyol and 1,6 hexanediol of molecular weight 1000 Da (Eternacoll® UH-100, UBE Chemical Europe S.A., Castellón, Spain), a polycarbonate polyol and 1,6 hexanediol of weight molecular 2000 Da (Eternacoll® UH-200, UBE Chemical Europe S.A., Castellón, Spain), 4,4'-methylenebis (cyclohexyl isocyanate) (HMDI) with 90% purity (Sigma Aldrich Co., St. Louis, MO, USA) , and 1,4 butanediol (BD) with 99% purity (Panreac Applichem®, Darsmstadt, Germany). The NCO/OH ratio used was 1.1.

La composición de los cuatro poliuretanos difiere en el peso molecular del poliol o en la composición de la mezcla de polioles de diferentes pesos moleculares empleados en la síntesis y se indica a continuación: The composition of the four polyurethanes differs in the molecular weight of the polyol or in the composition of the mixture of polyols of different molecular weights used in the synthesis and is indicated below:

Poliuretano 100%PCD - Formulado solamente con poliol de policarbonato y 1,6 hexanodiol de peso molecular 1000 Da. 100% PCD polyurethane - Formulated only with polycarbonate polyol and 1,6 hexanediol with a molecular weight of 1000 Da.

Poliuretano 100%PCD2 - Formulado solamente con poliol de policarbonato y 1,6 hexanodiol de peso molecular 2000 Da. 100% PCD2 polyurethane - Formulated only with polycarbonate polyol and 1,6 hexanediol with a molecular weight of 2000 Da.

Poliuretano 60%PCD40%PCD2 - Formulado con una mezcla de 60 % de poliol de policarbonato y 1,6 hexanodiol de peso molecular 1000 Da y 40 % de poliol de policarbonato y 1,6 hexanodiol de peso molecular 2000 Da. Polyurethane 60%PCD40%PCD2 - Formulated with a mixture of 60% polycarbonate polyol and 1,6 hexanediol with a molecular weight of 1000 Da and 40% polycarbonate polyol and 1,6 hexanediol with a molecular weight of 2000 Da.

Poliuretano 20%PCD80%PCD2 - Formulado con una mezcla de 20 % de poliol de policarbonato y 1,6 hexanodiol de peso molecular 1000 Da y 80 % de poliol de policarbonato y 1,6 hexanodiol de peso molecular 2000 Da. Polyurethane 20%PCD80%PCD2 - Formulated with a mixture of 20% polycarbonate polyol and 1,6 hexanediol with a molecular weight of 1000 Da and 80% polycarbonate polyol and 1,6 hexanediol with a molecular weight of 2000 Da.

Para obtener los poliuretanos, se añade la cantidad requerida de poliol o de mezcla de polioles y 1,4 butanodiol en un frasco de polipropileno de 60 mL, agitando la mezcla en un equipo SpeedMixer a 2.400 rpm durante 1 minuto. La mezcla se coloca en una estufa a 80 °C durante 10 minutos. Posteriormente, se añade a la mezcla la cantidad requerida del isocianato) y se vuelve a agitar en un equipo SpeedMixer a 2.400 rpm durante 1 minuto. Por último, se coloca la mezcla en una estufa de vacío durante 9 horas siguiendo consecutivamente las etapas siguientes: 50 °C durante 30 min; 60 °C durante 30 min; 70 °C durante 30 min; y 80 °C durante 6 horas. Tras 24 horas, se realiza un proceso de post-curado(“annealing”)a 85 °C durante 1 hora para estabilizar la estructura de los poliuretanos. To obtain the polyurethanes, the required amount of polyol or a mixture of polyols and 1,4 butanediol is added to a 60 mL polypropylene bottle, stirring the mixture in a SpeedMixer at 2,400 rpm for 1 minute. The mixture is placed in an oven at 80 °C for 10 minutes. Subsequently, the required amount of isocyanate is added to the mixture and shaken again in a SpeedMixer at 2,400 rpm for 1 minute. Finally, the mixture is placed in a vacuum oven for 9 hours consecutively following the following steps: 50 °C for 30 min; 60 °C for 30 min; 70 °C for 30 min; and 80 °C for 6 hours. After 24 hours, a post-curing process ("annealing") is carried out at 85 °C for 1 hour to stabilize the structure of the polyurethanes.

Monitorización del proceso de autorreparación del poliuretano YP Monitoring of the self-healing process of YP polyurethane

Se corta una muestra de poliuretano YP con forma circular de 19 mm de diámetro y un espesor de 3 mm. Se coloca en el equipo de medida de la autorreparación y se cierra herméticamente. Se hace pasar un flujo continuo de gas nitrógeno a una presión de 750 mbares y un flujo de 8 mL/min durante todo el tiempo que dura el proceso. La muestra de poliuretano se perfora completamente a 0,5 mm del centro con una aguja de 1 mm de diámetro, la cual está unida a un vástago. Inmediatamente después, la aguja se retira de la muestra de poliuretano, monitorizando continuamente el flujo de gas que pasa por la fisura realizada en el poliuretano con el tiempo hasta que el gas deja de fluir, momento en el que se considera que se produce la autorreparación completa. Durante la realización del ensayo, se registra continuamente la variación del flujo de gas que pasa por la fisura realizada en el poliuretano con el tiempo. A sample of YP polyurethane is cut with a circular shape of 19 mm in diameter and a thickness of 3 mm. It is placed in the self-repair measuring equipment and closed tightly. A continuous flow of nitrogen gas is passed through at a pressure of 750 mbar and a flow rate of 8 mL/min throughout the duration of the process. The polyurethane sample is completely pierced 0.5 mm from the center with a 1 mm diameter needle, which is attached to a shank. Immediately thereafter, the needle is removed from the polyurethane sample, continuously monitoring the flow of gas passing through the crack made in the polyurethane over time until the gas stops flowing, at which point self-healing is considered to occur. complete. During the test, the variation in the gas flow passing through the crack made in the polyurethane over time is continuously recorded.

La Figura 10 muestra la variación del flujo de gas que pasa por la fisura realizada en la muestra con el tiempo tras las distintas etapas del proceso de autorreparación del poliuretano 20%PCD80%PCD2. Se distinguen tres procesos diferenciados: (i) La perforación de la muestra que genera un aumento brusco del flujo de gas desde la parte inferior de la muestra hacia la parte superior; (ii) la retirada de la aguja que perfora el poliuretano 20%PCD80%PCD2, la cual genera una ligera sobrepresión debida al gas acumulado durante el tiempo en el que la aguja perfora el poliuretano; (iii) El proceso de autorreparación del poliuretano 20%PCD80%PCD2 en el que el flujo de gas que pasa por la fisura realizada en el poliuretano va disminuyendo continuamente. Figure 10 shows the variation of the gas flow that passes through the crack made in the sample with time after the different stages of the self-healing process of the 20%PCD80%PCD2 polyurethane. Three different processes are distinguished: (i) Drilling of the sample that generates a sharp increase in the gas flow from the bottom of the sample to the top; (ii) the removal of the needle that pierces the 20%PCD80%PCD2 polyurethane, which generates a slight overpressure due to the gas accumulated during the time in which the needle pierces the polyurethane; (iii) The self-healing process of 20%PCD80%PCD2 polyurethane in which the gas flow passing through the crack made in the polyurethane continuously decreases.

La Figura 11 muestra la variación del flujo de gas que pasa por la fisura realizada en la muestra con el tiempo tras las distintas etapas del proceso de autorreparación del poliuretano 100%PCD2. Se distinguen tres procesos diferenciados : (i) La perforación de la muestra que genera un aumento brusco del flujo de gas desde la parte inferior de la muestra hacia la parte superior; (ii) la retirada de la aguja que perfora el poliuretano 100%PCD2, la cual genera una ligera sobrepresión debida al gas acumulado durante el tiempo en el que la aguja perfora el poliuretano; (iii) El proceso de autorreparación del poliuretano 100%PCD2 no se produce porque el flujo de gas que pasa por la fisura realizada en el poliuretano se mantiene constante al transcurrir el tiempo. Figure 11 shows the variation of the gas flow that passes through the crack made in the sample with time after the different stages of the self-healing process of the 100% PCD2 polyurethane. Three different processes are distinguished: (i) Drilling of the sample that generates a sharp increase in the gas flow from the bottom of the sample to the top; (ii) the removal of the needle that pierces the 100% PCD2 polyurethane, which generates a slight overpressure due to the gas accumulated during the time in which the needle pierces the polyurethane; (iii) The self-healing process of 100% PCD2 polyurethane does not occur because the gas flow that passes through the crack made in the polyurethane remains constant over time.

Para seguir la cinética de autorreparación de los poliuretanos, se ha representado el flujo de gas que pasa por la fisura realizada en cada muestra en función del tiempo, expresando el flujo como porcentaje de reducción respecto al flujo inicial (el flujo al inicio del proceso de autorreparación se toma como tiempo cero). La Figura 12 muestra que la autorreparación de los poliuretanos 100%PCD y 60%PCD40%PCD2 es continua y homogénea y se completa en 1,4 segundos y 2,5 segundos, respectivamente (Tabla 1). Sin embargo, la autorreparación del poliuretano 20%PCD80%PCD2 es más lenta (se completa en 8,5 segundos - Tabla 1) y se produce en varias etapas, siendo más rápida al inicio y ralentizándose después para tiempos mayores de 3 segundos. Por último, el poliuretano 100%PCD2 no muestra autorreparación. To follow the self-healing kinetics of polyurethanes, the gas flow that passes through the crack made in each sample has been represented as a function of time, expressing the flow as a percentage reduction with respect to the initial flow (the flow at the beginning of the repair process). self-repair is taken as time zero). Figure 12 shows that the self-healing of 100%PCD and 60%PCD40%PCD2 polyurethanes is continuous and homogeneous and is completed in 1.4 seconds and 2.5 seconds, respectively (Table 1). However, the self-healing of 20%PCD80%PCD2 polyurethane is slower (completed in 8.5 seconds - Table 1) and occurs in several stages, being faster at the beginning and then slowing down for times greater than 3 seconds. Finally, 100%PCD2 polyurethane does not show self-healing.

Tabla 1: Tiempos de autorreparación de diferentes poliuretanos. Table 1: Self-healing times of different polyurethanes.

Ejemplo 3: Influencia del flujo de gas en la medida de la autorreparación de un poliuretano. Example 3: Influence of gas flow on the extent of self-healing of a polyurethane.

Síntesis del poliuretano YP YP polyurethane synthesis

El poliuretano denominado YP se ha sintetizado empleando el método en un paso(“one-shot’)que es bien conocido en la literatura. El método“one-shot’consiste en mezclar simultáneamente todos los componentes necesarios para sintetizar un polímero. The polyurethane called YP has been synthesized using the one-shot method that is well known in the literature. The “one-shot” method consists of simultaneously mixing all the components necessary to synthesize a polymer.

Los ingredientes necesarios para sintetizar el poliuretano YP son un poliol de policarbonato y 1,6 hexanodiol de peso molecular 1000 Da (Eternacoll® UH-100, UBE Chemical Europe S.A., Castellón, España), 4,4’-metilenbis (ciclohexilisocianato) (HMDI) con 90 % pureza (Sigma Aldrich Co., St. Louis, MO, USA), y 1,4 butanodiol (BD) con 99 % pureza (Panreac Applichem®, Darsmstadt, Alemania). La relación NCO/OH usada fue de 1,1. The ingredients necessary to synthesize YP polyurethane are a polycarbonate polyol and 1,6 hexanediol with a molecular weight of 1000 Da (Eternacoll® UH-100, UBE Chemical Europe S.A., Castellón, Spain), 4,4'-methylenebis (cyclohexyl isocyanate) ( HMDI) with 90% purity (Sigma Aldrich Co., St. Louis, MO, USA), and 1,4 butanediol (BD) with 99% purity (Panreac Applichem®, Darsmstadt, Germany). The NCO/OH ratio used was 1.1.

Para obtener el poliuretano YP, se añade la cantidad requerida de poliol y 1,4 butanodiol en un frasco de polipropileno de 60 mL, agitando la mezcla en un equipo SpeedMixer a 2.400 rpm durante 1 minuto. La mezcla se coloca en una estufa a 80 °C durante 10 minutos. Posteriormente, se añade a la mezcla la cantidad requerida de isocianato HMDI y se vuelve a agitar en un equipo SpeedMixer a 2.400 rpm durante 1 minuto. Por último, se coloca la mezcla en una estufa de vacío durante 9 horas siguiendo consecutivamente las etapas siguientes: 50 °C durante 30 min; 60 °C durante 30 min; 70 °C durante 30 min; y 80 °C durante 6 horas. Tras 24 horas, se realiza un proceso de post-curado(“annealing”)a 85 °C durante 1 hora para estabilizar la estructura del poliuretano YP. To obtain YP polyurethane, the required amount of polyol and 1,4 butanediol is added to a 60 mL polypropylene bottle, stirring the mixture in a SpeedMixer at 2,400 rpm for 1 minute. The mixture is placed in an oven at 80 °C for 10 minutes. Subsequently, the required amount of HMDI isocyanate is added to the mixture and stirred again in a SpeedMixer at 2,400 rpm for 1 minute. Finally, the mixture is placed in a vacuum oven for 9 hours consecutively following the following steps: 50 °C for 30 min; 60 °C for 30 min; 70 °C for 30 min; and 80 °C for 6 hours. After 24 hours, a post-curing process (“annealing”) is carried out at 85 °C for 1 hour to stabilize the structure of the YP polyurethane.

Monitorización del proceso de autorreparación del poliuretano YP usando diferentes flujos de gas nitrógeno Monitoring of the self-healing process of YP polyurethane using different nitrogen gas flows

Se corta una muestra del poliuretano YP con forma circular de 19 mm de diámetro y un espesor de 3 mm. La muestra circular se coloca en el equipo de medida de la autorreparación y se cierra herméticamente. Se hace pasar un flujo continuo de gas nitrógeno a una presión de 750 mbares durante todo el tiempo que dura el proceso. En dos experimentos diferentes, el flujo de gas nitrógeno se varió entre 8 y 65 mL/min. La muestra de poliuretano YP se perfora completamente a 0,5 mm del centro con una aguja de 1 mm de diámetro, la cual está unida a un vástago. Inmediatamente después, la aguja se retira de la muestra de poliuretano, monitorizando continuamente el flujo de gas que pasa por la fisura realizada en el poliuretano con el tiempo hasta que el gas deja de fluir, momento en el que se considera que se produce la autorreparación completa. Durante la realización del ensayo, se registra continuamente la variación del flujo de gas que pasa por la fisura realizada en el poliuretano con el tiempo. A sample of YP polyurethane is cut in a circular shape with a diameter of 19 mm and a thickness of 3 mm. The circular sample is placed in the self-healing measuring equipment and sealed tightly. A continuous flow of nitrogen gas is passed at a pressure of 750 mbar throughout the duration of the process. In two different experiments, the nitrogen gas flow was varied between 8 and 65 mL/min. The YP polyurethane sample is completely pierced 0.5 mm from the center with a 1 mm diameter needle, which is attached to a shank. Immediately thereafter, the needle is removed from the polyurethane sample, continuously monitoring the flow of gas passing through the crack made in the polyurethane over time until the gas stops flowing, at which point self-healing is considered to occur. complete. During the test, the variation in the gas flow passing through the crack made in the polyurethane over time is continuously recorded.

Para seguir la cinética de autorreparación del poliuretano YP usando diferentes flujos de gas nitrógeno, se ha representado el flujo de gas que pasa por la fisura realizada en la muestra en función del tiempo, expresando el flujo como porcentaje de reducción respecto al flujo inicial (el flujo al inicio del proceso de autorreparación se toma como tiempo cero). La Figura 13 muestra que al aumentar el flujo de gas aumenta el tiempo necesario para la autorreparación completa del poliuretano YP desde 1,4 a 21 segundos (Tabla 2). Además, cuando el flujo de gas nitrógeno es pequeño, la autorreparación del poliuretano YP es continua y homogénea, mientras que cuando el flujo es grande, la autorreparación es gradual y se va ralentizando por encima de 18 segundos. To follow the self-healing kinetics of the YP polyurethane using different nitrogen gas flows, the gas flow that passes through the crack made in the sample has been represented as a function of time, expressing the flow as a percentage reduction with respect to the initial flow (the flow at the beginning of the self-healing process is taken as time zero). Figure 13 shows that increasing the gas flow increases the time required for complete self-healing of the YP polyurethane from 1.4 to 21 seconds (Table 2). Furthermore, when the flow of nitrogen gas is small, the self-healing of YP polyurethane is continuous and homogeneous, while when the flow is large, the self-healing is gradual and slows down over 18 seconds.

Tabla 2: Tiempos de autorreparación del poliuretano YP obtenidos usando diferentes flujos de gas nitrógeno. Table 2: Self-healing times of YP polyurethane obtained using different nitrogen gas flows.

Ejemplo 4: Repetitividad de la medida de la autorreparación de un poliuretano. Example 4: Repeatability of the self-healing measurement of a polyurethane.

Síntesis del poliuretano YP YP polyurethane synthesis

El poliuretano denominado YP se ha sintetizado empleando el método en un paso(“one-shot’)que es bien conocido en la literatura. El método“one-shot’consiste en mezclar simultáneamente todos los componentes necesarios para sintetizar un polímero. The polyurethane called YP has been synthesized using the one-shot method that is well known in the literature. The “one-shot” method consists of simultaneously mixing all the components necessary to synthesize a polymer.

Los ingredientes necesarios para sintetizar el poliuretano YP son un poliol de policarbonato y 1,6 hexanodiol de peso molecular 1000 Da (Eternacoll® UH-100, UBE Chemical Europe S.A., Castellón, España), 4,4’-metilenbis (ciclohexilisocianato) (HMDI) con 90 % pureza (Sigma Aldrich Co., St. Louis, MO, USA), y 1,4 butanodiol (BD) con 99 % pureza (Panreac Applichem®, Darsmstadt, Alemania). La relación NCO/OH usada fue de 1,1. The ingredients necessary to synthesize YP polyurethane are a polycarbonate polyol and 1,6 hexanediol with a molecular weight of 1000 Da (Eternacoll® UH-100, UBE Chemical Europe S.A., Castellón, Spain), 4,4'-methylenebis (cyclohexyl isocyanate) ( HMDI) with 90% purity (Sigma Aldrich Co., St. Louis, MO, USA), and 1,4 butanediol (BD) with 99% purity (Panreac Applichem®, Darsmstadt, Germany). The NCO/OH ratio used was 1.1.

Para obtener el poliuretano YP, se añade la cantidad requerida de poliol y 1,4 butanodiol en un frasco de polipropileno de 60 mL, agitando la mezcla en un equipo SpeedMixer a 2.400 rpm durante 1 minuto. La mezcla se coloca en una estufa a 80 °C durante 10 minutos. Posteriormente, se añade a la mezcla la cantidad requerida de isocianato HMDI y se vuelve a agitar en un equipo SpeedMixer a 2.400 rpm durante 1 minuto. Por último, se coloca la mezcla en una estufa de vacío durante 9 horas siguiendo consecutivamente las etapas siguientes: 50 °C durante 30 min; 60 °C durante 30 min; 70 °C durante 30 min; y 80 °C durante 6 horas. Tras 24 horas, se realiza un proceso de post-curado(“annealing”)a 85 °C durante 1 hora para estabilizar la estructura del poliuretano YP. To obtain YP polyurethane, the required amount of polyol and 1,4 butanediol is added to a 60 mL polypropylene bottle, stirring the mixture in a SpeedMixer at 2,400 rpm for 1 minute. The mixture is placed in an oven at 80 °C for 10 minutes. Subsequently, the required amount of HMDI isocyanate is added to the mixture and stirred again in a SpeedMixer at 2,400 rpm for 1 minute. Finally, the mixture is placed in a vacuum oven for 9 hours consecutively following the following steps: 50 °C for 30 min; 60 °C for 30 min; 70 °C for 30 min; and 80 °C for 6 hours. After 24 hours, a post-curing process ("annealing") is carried out at 85 °C for 1 hour to stabilize the structure of the YP polyurethane.

Monitorización del proceso de autorreparación del poliuretano YP Monitoring of the self-healing process of YP polyurethane

Se corta una muestra del poliuretano YP con forma circular de 19 mm de diámetro y un espesor de 3 mm. La muestra circular se coloca en el equipo de medida de la autorreparación y se cierra herméticamente. Se hace pasar un flujo continuo de gas nitrógeno a una presión de 750 mbares y un flujo de 65 mL/min durante todo el tiempo que dura el proceso. La muestra de poliuretano YP se perfora completamente a 0,5 mm del centro con una aguja de 1 mm de diámetro, la cual está unida a un vástago. Inmediatamente después, la aguja se retira de la muestra de poliuretano, monitorizando continuamente el flujo de gas que pasa por la fisura realizada en el poliuretano con el tiempo hasta que el gas deja de fluir, momento en el que se considera que se produce la autorreparación completa. Durante la realización del ensayo, se registra continuamente la variación del flujo de gas que pasa por la fisura realizada en el poliuretano con el tiempo. A sample of YP polyurethane is cut in a circular shape with a diameter of 19 mm and a thickness of 3 mm. The circular sample is placed in the self-healing measuring equipment and sealed tightly. A continuous flow of nitrogen gas is passed at a pressure of 750 mbar and a flow of 65 mL/min throughout the duration of the process. The YP polyurethane sample is completely pierced 0.5 mm from the center with a 1 mm diameter needle, which is attached to a shank. Immediately thereafter, the needle is removed from the polyurethane sample, continuously monitoring the flow of gas passing through the crack made in the polyurethane over time until the gas stops flowing, at which point self-healing is considered to occur. complete. During the test, the variation in the gas flow passing through the crack made in the polyurethane over time is continuously recorded.

Para determinar la repetitividad del ensayo de evaluación de la autorreparación en una misma muestra ein situ,el vástago con el elemento perforador se rota y se vuelve a perforar la muestra completamente en otra parte distinta, se retira la aguja del poliuretano YP, y se monitoriza y registra la variación del flujo de gas que pasa por la fisura realizada en el poliuretano con el tiempo hasta que vuelva a producirse la autorreparación del material. Este paso se ha repetido consecutivamente en tres partes diferentes de la misma muestra. To determine the repeatability of the self-healing evaluation test on the same in situ sample, the stem with the piercing element is rotated and the sample is completely drilled again in a different part, the YP polyurethane needle is removed, and it is monitored. and records the variation of the gas flow that passes through the crack made in the polyurethane over time until the self-healing of the material occurs again. This step has been repeated consecutively in three different parts of the same sample.

Para seguir la cinética de autorreparación del poliuretano YP en las distintas repeticiones, se ha representado el flujo de gas que pasa por la fisura realizada en la muestra en función del tiempo, expresando el flujo como porcentaje de reducción respecto al flujo inicial (el flujo al inicio del proceso de autorreparación se toma como tiempo cero). La Figura 14 muestra que el tiempo necesario para que la muestra se autorrepare en las distintas repeticiones es 24-26 segundos, siendo muy similar en todas las repeticiones. (Tabla 3). To follow the self-healing kinetics of the YP polyurethane in the different repetitions, the gas flow that passes through the crack made in the sample has been represented as a function of time, expressing the flow as a percentage reduction with respect to the initial flow (the flow at start of the self-repair process is taken as time zero). Figure 14 shows that the time necessary for the sample to self-repair in the different repetitions is 24-26 seconds, being very similar in all repetitions. (Table 3).

Tabla 3: Tiempos de autorreparación del poliuretano YP obtenidos al perforarloin situen tres zonas diferentes del mismo poliuretano. Table 3: Self-healing times of YP polyurethane obtained by drilling it in three different areas of the same polyurethane.

Claims (21)

REIVINDICACIONES 1. Un equipo de medida de la autorreparación de materiales que comprende:1. A material self-repair measurement equipment that includes: - un cuerpo principal formado por una estructura superior y una estructura inferior, separadas por un espacio capaz de alojar una muestra de material, y tal que al unirse entre ellas forman una cavidad hermética,- a main body formed by an upper structure and a lower structure, separated by a space capable of housing a sample of material, and such that when joined together they form an airtight cavity, - una entrada y una salida de gas, situadas cada una de ellas en una de las dos estructuras que conforman el cuerpo principal,- a gas inlet and a gas outlet, each located in one of the two structures that make up the main body, - un vástago dispuesto en la estructura superior, capaz de deslizarse verticalmente hacia arriba y hacia abajo, que sujeta y guía un elemento perforador y- a stem arranged in the upper structure, capable of sliding vertically up and down, which holds and guides a piercing element and - un elemento perforador dispuesto en el vástago.- a piercing element arranged in the stem. 2. El equipo de medida de la autorreparación de materiales según la reivindicación 1, en el que las dos estructuras del cuerpo principal son del mismo o distinto tamaño.2. The material self-repair measurement equipment according to claim 1, wherein the two structures of the main body are of the same or different size. 3. El equipo de medida de la autorreparación de materiales según la reivindicación 1, en el que el cuerpo principal es de forma cilíndrica.3. The material self-repair measurement equipment according to claim 1, wherein the main body is cylindrical in shape. 4. El equipo de medida de la autorreparación de materiales según la reivindicación 1, en el que la entrada de gas está dispuesta en la estructura inferior y la salida de gas está situada en la estructura superior del cuerpo principal.4. The material self-healing measurement equipment according to claim 1, wherein the gas inlet is arranged in the lower structure and the gas outlet is located in the upper structure of the main body. 5. El equipo de medida de la autorreparación de materiales según la reivindicación 1, que comprende, además un adaptador que permite adaptar la muestra al perímetro de la cavidad entre las estructuras superior e inferior.5. The equipment for measuring the self-healing of materials according to claim 1, which also comprises an adapter that allows the sample to be adapted to the perimeter of the cavity between the upper and lower structures. 6. El equipo de medida de la autorreparación de materiales según la reivindicación 5, en el que el adaptador comprende un portamuestras y elementos de fijación de la muestra al adaptador.6. The self-healing materials measuring equipment according to claim 5, wherein the adapter comprises a sample holder and elements for securing the sample to the adapter. 7. El equipo de medida de la autorreparación de materiales según la reivindicación 1, que comprende, además, un regulador de presión dispuesto en el conducto que lleva el gas hacia el cuerpo principal, adyacente a la salida del gas de un recipiente.7. The material self-healing measurement equipment according to claim 1, further comprising a pressure regulator arranged in the conduit that carries the gas to the main body, adjacent to the gas outlet of a container. 8. El equipo de medida de la autorreparación de materiales según la reivindicación 1, que comprende, además, una válvula de corte de suministro de gas, dispuesta en un conducto que lleva el gas hacia el cuerpo principal, entre el regulador de presión y la válvula de control de flujo.8. The material self-repair measurement equipment according to claim 1, further comprising a gas supply cut-off valve, arranged in a conduit that carries the gas to the main body, between the pressure regulator and the flow control valve. 9. El equipo de medida de la autorreparación de materiales según la reivindicación 1, que comprende, además, una segunda válvula de control del flujo de gas dispuesta en el conducto que lleva el gas hacia el cuerpo principal, entre la válvula de corte de suministro de gas y el cuerpo principal.9. The material self-repair measurement equipment according to claim 1, further comprising a second gas flow control valve arranged in the conduit that carries the gas to the main body, between the supply cut-off valve. gas and the main body. 10. El equipo de medida de la autorreparación de materiales según la reivindicación 1, que comprende, además, un medidor de flujo de gas, conectado al cuerpo principal.10. The material self-repair measurement equipment according to claim 1, further comprising a gas flow meter, connected to the main body. 11. El equipo de medida de la autorreparación de materiales según la reivindicación 1, en el que el cuerpo principal está fabricado con un material no poroso que permita generar una cavidad hermética.11. The material self-healing measurement equipment according to claim 1, wherein the main body is made of a non-porous material that allows the generation of an airtight cavity. 12. El equipo de medida de la autorreparación de materiales según la reivindicación 11, en el que el cuerpo principal está fabricado con un material seleccionado entre aluminio, titanio, bronce, acero inoxidable, materiales poliméricos, materiales compuestos de fibra de vidrio o de fibra de carbono, materiales cerámicos, cuarzo, vidrio o combinaciones de ellos.12. The material self-healing measurement equipment according to claim 11, wherein the main body is made of a material selected from aluminum, titanium, bronze, stainless steel, polymeric materials, fiberglass or fiber composite materials carbon, ceramic materials, quartz, glass or combinations of them. 13. El equipo de medida de la autorreparación de materiales según la reivindicación 1, que comprende un elemento calefactor que permite calefactarlo entre 20 °C y 150 °C.13. The equipment for measuring self-healing of materials according to claim 1, which comprises a heating element that allows it to be heated between 20 °C and 150 °C. 14. Uso del equipo de medida de la autorreparación de materiales definido en una de las reivindicaciones 1 a 13 para realizar medidas de autorreparaciónin situ.14. Use of the material self-repair measurement equipment defined in one of claims 1 to 13 to perform in situ self-repair measurements. 15. Un método para medir la capacidad de autorreparación de un material con el equipo definido en una de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende:15. A method for measuring the self-healing capacity of a material with the equipment defined in one of claims 1 to 13, comprising: - disponer una muestra entre las estructuras superior e inferior que conforman el cuerpo principal del equipo,- arrange a sample between the upper and lower structures that make up the main body of the equipment, - unir las dos estructuras cerrando herméticamente el espacio entre ellas,- join the two structures by hermetically closing the space between them, - deslizar el vástago con el elemento perforador verticalmente hasta perforar la muestra de material,- slide the stem with the piercing element vertically until the material sample is pierced, - retirar el vástago de la muestra,- remove the stem from the sample, - hacer fluir gas desde la estructura inferior a la superior, o viceversa, a través de la perforación realizada en la muestra de material, durante el tiempo que dura el ensayo de medida, - medir continuamente el flujo de gas y el tiempo que tarda en dejar de pasar gas a través de la perforación realizada en la muestra de material.- make gas flow from the lower structure to the upper one, or vice versa, through the perforation made in the material sample, for the duration of the measurement test, - continuously measure the gas flow and the time it takes to stop passing gas through the perforation made in the material sample. 16. Un método según la reivindicación 15, en el que la muestra se perfora excéntricamente.16. A method according to claim 15, wherein the sample is drilled eccentrically. 17. Un método según la reivindicación 15, en el que el elemento perforador perfora y se retira de la muestra repetidas veces de forma consecutiva.17. A method according to claim 15, wherein the piercing element pierces and is removed from the sample repeatedly consecutively. 18. Un método según la reivindicación 15, en el que la presión del gas que entra en el cuerpo principal varía entre 1 mbar y 2 bares.18. A method according to claim 15, wherein the pressure of the gas entering the main body varies between 1 mbar and 2 bars. 19. Un método según la reivindicación 15, en el que el flujo de gas que entra en el cuerpo principal varía entre 0,1 mL/min y 500 mL/min.19. A method according to claim 15, wherein the gas flow entering the main body varies between 0.1 mL/min and 500 mL/min. 20. Un método según la reivindicación 15, en el que la salida de flujo de gas del cuerpo principal es monitoreada continuamente.20. A method according to claim 15, wherein the gas flow outlet of the main body is continuously monitored. 21. Un método según una de las reivindicaciones 15 a 20, que comprende calentar el cuerpo principal del equipo entre 20 °C y 150 °C.21. A method according to one of claims 15 to 20, comprising heating the main body of the equipment between 20 °C and 150 °C.
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