攝氏零度以下自愈的復(fù)合材料被開發(fā)

寂靜天花板

英國伯明翰大學(xué)和中國哈爾濱工業(yè)大學(xué)為主的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新方法，它可以使飛機(jī)和衛(wèi)星上的常用材料，在溫度低于冰點(diǎn)時(shí)，裂縫自然愈合。這篇論文發(fā)表在英國皇家學(xué)會(huì)的Open Science上，其首次表明，自愈合材料可以被控制并在非常低的溫度下使用（-60°C）。
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( I+ C( @* L, P: S$ `4 G4 A自愈合材料的應(yīng)用
該小組由伯明翰（英國）大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)（中國）牽頭，表明這種材料可以被應(yīng)用于纖維增強(qiáng)材料。它可應(yīng)用于材料維修或更換很難的情況下——如海上風(fēng)力渦輪機(jī)，甚至“不可能的”的情況下——如飛行中的飛機(jī)和衛(wèi)星。
/ z3 f0 Q4 g' e: A! G* _在需要維修時(shí)，自愈復(fù)合材料能夠自動(dòng)恢復(fù)它們的性能。在有利條件下，復(fù)合材料已經(jīng)展現(xiàn)了令人印象深刻的愈合效率。確實(shí)，以前的研究努力已達(dá)到愈合效率100％以上的程度，表明愈合材料的功能或性能可以優(yōu)于損壞前。
然而，直到此論文發(fā)表，在不利條件下的愈合都被認(rèn)為是不足的，例如在非常低的溫度下。這種新結(jié)構(gòu)復(fù)合材料保持其核心溫度，就像自然界的一些動(dòng)物靠保持恒定的體溫以保持酶的活性。以遞送和釋放愈合劑為目的的三維中空容器與提供內(nèi)部加熱和解凍的多孔導(dǎo)電元件一起，被嵌入在復(fù)合材料中。
- j3 @5 S0 _- I* g自愈合材料性能測試
3 |: [$ P. S8 Q( I0 Z( K6 _伯明翰大學(xué)的博士生Yongjing Wang，解釋說，“這兩個(gè)部分都是必不可少的。如果沒有加熱元件，液體將在-60℃冷凍而且化學(xué)反應(yīng)不能被觸發(fā)。如果沒有中空容器，愈合液體不能自動(dòng)輸送到裂縫。”玻璃纖維增強(qiáng)的層壓制品在-60℃的溫度下能達(dá)到超過100％的愈合效率，這項(xiàng)技術(shù)可以應(yīng)用在大多數(shù)自修復(fù)復(fù)合材料上。
3 c# ?1 ~: r9 Y% `7 {* |" r測試使用銅泡沫片或碳納米管作為導(dǎo)電層。后者能夠更有效地自我修復(fù)，其斷裂能量的平均回收率達(dá)107.7%，峰值負(fù)載達(dá)96.22%。可愈合的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，或基體材料，因此將有更高的層間性質(zhì) ——即層之間的結(jié)合能力。這些特性越高，裂縫將來就越不可能發(fā)生。
王先生補(bǔ)充道，“纖維增強(qiáng)復(fù)合材料很受歡迎是因?yàn)樗麄冞m合飛機(jī)或衛(wèi)星，既堅(jiān)固又輕巧。但內(nèi)部微裂紋的風(fēng)險(xiǎn)可能導(dǎo)致災(zāi)難性的失敗。這些裂縫不僅難以檢測,而且難以修復(fù)，因此，需要材料的自我修復(fù)能力。”
# {. ?9 x- |' Q: J$ u. [- i7 I( S該集團(tuán)將尋找通過對(duì)加熱元件峰值負(fù)載使用更先進(jìn)的加熱層，來消除負(fù)面影響。然而，他們的最終目標(biāo)是為復(fù)合材料開發(fā)更多新的愈合機(jī)制，以期在任何條件下，無論故障大小，都可以有效地修復(fù)。

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付新

在2011年上海涂料展上，日本也有個(gè)產(chǎn)品有自動(dòng)修復(fù)功能