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，它可以使飛機和衛(wèi)星上的常用材料，在溫度低于冰點時，裂縫自然愈合。這篇論文發(fā)表在英國皇家學(xué)會的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）。

9 z' T+ w& T& D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，甚至“不可能的”的情況下——如飛行中的飛機和衛(wèi)星。
在需要維修時，自愈復(fù)合材料能夠自動恢復(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，以前的研究努力已達到愈合效率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。
' c8 |7 s& O: F, }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。
) M# K4 k) f; a+ X- O- V自愈合材料性能測試
伯明翰大學(xué)的博士生Yongjing Wang，解釋說，“這兩個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，愈合液體不能自動輸送到裂縫。”玻璃纖維增強的層壓制品在-60℃的溫度下能達到超過100％的愈合效率，這項技術(shù)可以應(yīng)用在大多數(shù)自修復(fù)復(fù)合材料上。
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107.7%，峰值負(fù)載達96.22%。可愈合的纖維增強復(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。
8 D- z) V9 ?! q2 A6 u王先生補充道，“纖維增強復(fù)合材料很受歡迎是因為他們適合飛機或衛(wèi)星，既堅固又輕巧。但內(nèi)部微裂紋的風(fēng)險可能導(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。”
該集團將尋找通過對加熱元件峰值負(fù)載使用更先進的加熱層，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，日本也有個產(chǎn)品有自動修復(fù)功能