攝氏零度以下自愈的復(fù)合材料被開(kāi)發(fā)

寂靜天花板

英國(guó)伯明翰大學(xué)和中國(guó)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(guó)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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自愈合材料的應(yīng)用
& i! _. @, a8 q# M$ t該小組由伯明翰（英國(guó)）大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)（中國(guó)）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,。
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。
8 Y5 p3 G+ V3 \2 @4 w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,。
自愈合材料性能測(cè)試
* R" i# j: A# |4 d, L0 L$ A伯明翰大學(xué)的博士生Yongjing Wang，解釋說(shuō),，“這兩個(gè)部分都是必不可少的,。如果沒(méi)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(méi)有中空容器,，愈合液體不能自動(dòng)輸送到裂縫�,！辈ＡЮw維增強(qiáng)的層壓制品在-60℃的溫度下能達(dá)到超過(guò)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。
$ g; K0 m/ f8 w* x% p5 E! @$ g$ \* }測(cè)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%,�,？捎�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(lái)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(cè),而且難以修復(fù)，因此,，需要材料的自我修復(fù)能力,。”
該集團(tuán)將尋找通過(guò)對(duì)加熱元件峰值負(fù)載使用更先進(jìn)的加熱層,，來(lái)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(kāi)發(fā)更多新的愈合機(jī)制,，以期在任何條件下,，無(wú)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