自我修復材料

1、自我修復材料,,目錄,他們倆的共同點是什么？,簡介,自我修復材料是一種在物體受損時能夠進行自我修復的新型材料。這種材料被注入到塑料聚合物內，當物體開裂時，注入的材料會釋放出來，對受損的物體表面進行自動修復。,發(fā)展,2001年，White等首先制備出微膠囊包覆型自修復材料。此后十年，自修復材料得到了快速發(fā)展。科學家們已經(jīng)通過各種不同的策略和方法制備出了許多自修復材料，主要包括金屬材料，陶瓷材料，以及聚合物材料。,美國科學家研制出奇

2、特新型材料 能夠自我修復,這種材料使用“形狀記憶”高分子聚合物，當加熱到一定溫度后，能恢復到最初的狀態(tài)。把這種聚合物嵌入光纖網(wǎng)絡，既可以作為損壞傳感器，也可以當做熱能傳送系統(tǒng)。,可植入的醫(yī)療設備，或者可以被壓縮到很小一旦進入太空就可以自動擴大為復雜結構的太空材料，又或者機器 人刺客。,熱影像圖表明在運行的形狀記憶系統(tǒng)。有紅外激光的地方是給提供的熱能，可以使這種材料變堅固，且能恢復到它原先的形狀，加固材料的裂縫和撕裂處。,光纖網(wǎng)絡,傳送熱

3、能,材料受到破壞,觸發(fā)“形狀記憶”聚合物,形體記憶效應,裂縫和撕扯處愈合,恢復到材料原始強度的96%,,,,,,復合材料,美國能自我修復的新材料2,內含有治愈劑的微膠囊,“免疫系統(tǒng)”,受到損傷,打開含有治愈劑的微膠囊,治愈劑泄漏、填補了裂痕,發(fā)生化學反應,治愈劑固化,裂痕填充,自愈系統(tǒng)的最困難之處在于測定微膠囊治愈劑殼層的厚度。如果殼層太厚，當裂痕產(chǎn)生時，不會將殼層擠破；殼層太薄，則微膠囊在加工過程中就被破壞了,微膠囊對于衛(wèi)星、火箭發(fā)動

4、機、修復器官以及宇宙空間站和橋梁中的一些部件有著重要的用途。,,產(chǎn)生微小的裂痕,,,,,,材料的強度恢復到其原來的75%,英國發(fā)明新材料未來將使飛 機自我修復,此材料填充有環(huán)氧樹脂和硬化劑的中空纖維,這種材料未來如果用于飛機制造業(yè)，將可以使得飛機具備自我修復功能，即使是在飛行過程中它們也同樣具備這種神奇的功能。另外，這種材料還可以減輕飛機的質量，進而大幅度節(jié)省燃油成本。,法國研制出能自我修復的新型彈性材料物質,這種神奇的新

5、材料是由從植物中提煉出的脂肪酸合成所得，是由眾多小分子結構混合成超大分子網(wǎng)絡結構而成，一旦這種超大分子網(wǎng)絡結構被打破或出現(xiàn)碎裂，其中的小分子就會自動重新回復結構并表現(xiàn)出其原始的彈性。,重復實施多次自我修復,修復機理,目前，自修復復合材料的修復方法主要通過包覆修復劑實現(xiàn)，制備的方法有多種，其中液芯纖維法和微膠囊法是現(xiàn)階段應用比較廣泛合成方法。,,液芯纖維法,液芯纖維法由 Dry等人提出，是將含有修復劑的中空纖維添加到環(huán)氧樹脂基復合材料，當

6、基體產(chǎn)生微裂紋時，內含修復劑的纖維在載荷作用下發(fā)生破裂，及時釋放出修復劑，固化愈合阻止微裂紋進一步擴展。,,微膠囊法,微膠囊法以 White 等人提出的微膠囊聚合物自修復體系為典型代表，它是將修復劑包裹在脲醛樹脂為膠囊壁的微膠囊中，膠囊均勻分散在基體里，當基體產(chǎn)生裂紋時，裂紋尖端應力引發(fā)微膠囊破裂，修復劑滲入微裂紋，與基體內均勻分布的催化劑發(fā)生化學反應，產(chǎn)生交聯(lián)聚合，固化后修復裂紋。,基于非共價鍵的本征型自修復聚合物材料,對于外援型自修

7、復聚合物材料，聚合物基體中微膠囊、微管等，受到外力作用而破裂，釋放出的單體在一定條件下實現(xiàn)再聚合達到修復效果，其本質算是修補過程。顯然，這種外援型修復效果受限于修復試劑包覆效果，引發(fā)單體聚合需要的苛刻條件，以及修復次數(shù)有限等而發(fā)展緩慢。而本征型自修復材料其自身就具備潛在的修復能力，無需引入繁瑣的包覆技術以及苛刻的聚合條件即可實現(xiàn)自我損傷的修復。在受到破壞或外界刺激時，它可以通過大分子鏈移動、纏結、可逆的化學反應、氫鍵、離子鍵作用力等非

8、共價鍵力引發(fā)修復功能，同時這些作用都是可逆的，具備多次修復功能。,應用前景,“自我修復材料”的應用范圍極為廣泛，包括軍用裝備、電子產(chǎn)品、汽車、飛機、建筑材料等領域，其中以其在智能手機和平板電腦屏幕上的應用最受關注。該技術的重大意義在于，可避免資源與資金的浪費。在過去，一旦手機屏幕破損，用戶不得不將之丟棄，這樣勢必會造成浪費，而“自我修復材料”能有效地解決這方面的問題。,參考文獻,龔征宇,張國平,孫蓉,汪正平.基于非共價鍵的本征型自修復