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(nèi)，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?？茖W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(jié)構(gòu)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(nèi)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(zhì)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(zhì),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(jié)構(gòu)混合成超大分子網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)而成，一旦這種超大分子網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)被打破或出現(xiàn)碎裂，其中的小分子就會自動重新回復結(jié)構(gòu)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(nèi)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(nèi)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(zhì)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(jié)、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