自我修復(fù)材料

1、自我修復(fù)材料,,目錄,他們倆的共同點是什么？,簡介,自我修復(fù)材料是一種在物體受損時能夠進(jìn)行自我修復(fù)的新型材料。這種材料被注入到塑料聚合物內(nèi)，當(dāng)物體開裂時，注入的材料會釋放出來，對受損的物體表面進(jìn)行自動修復(fù)。,發(fā)展,2001年，White等首先制備出微膠囊包覆型自修復(fù)材料。此后十年，自修復(fù)材料得到了快速發(fā)展?？茖W(xué)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(fù)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(xué)家研制出奇

2、特新型材料 能夠自我修復(fù),這種材料使用“形狀記憶”高分子聚合物，當(dāng)加熱到一定溫度后，能恢復(fù)到最初的狀態(tài)。把這種聚合物嵌入光纖網(wǎng)絡(luò)，既可以作為損壞傳感器，也可以當(dāng)做熱能傳送系統(tǒng)。,可植入的醫(yī)療設(shè)備，或者可以被壓縮到很小一旦進(jìn)入太空就可以自動擴(kuò)大為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的太空材料，又或者機(jī)器 人刺客。,熱影像圖表明在運(yùn)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(fù)到它原先的形狀，加固材料的裂縫和撕裂處。,光纖網(wǎng)絡(luò),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(yīng),裂縫和撕扯處愈合,恢復(fù)到材料原始強(qiáng)度的96%,,,,,,復(fù)合材料,美國能自我修復(fù)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(bǔ)了裂痕,發(fā)生化學(xué)反應(yīng),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(dāng)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(jī)、修復(fù)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(qiáng)度恢復(fù)到其原來的75%,英國發(fā)明新材料未來將使飛 機(jī)自我修復(fù),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(jī)制造業(yè)，將可以使得飛機(jī)具備自我修復(fù)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(jī)的質(zhì)量，進(jìn)而大幅度節(jié)省燃油成本。,法國研制出能自我修復(fù)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(luò)結(jié)構(gòu)而成，一旦這種超大分子網(wǎng)絡(luò)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(fù)結(jié)構(gòu)并表現(xiàn)出其原始的彈性。,重復(fù)實施多次自我修復(fù),修復(fù)機(jī)理,目前，自修復(fù)復(fù)合材料的修復(fù)方法主要通過包覆修復(fù)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(yīng)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(fù)劑的中空纖維添加到環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料，當(dāng)

6、基體產(chǎn)生微裂紋時，內(nèi)含修復(fù)劑的纖維在載荷作用下發(fā)生破裂，及時釋放出修復(fù)劑，固化愈合阻止微裂紋進(jìn)一步擴(kuò)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(fù)體系為典型代表，它是將修復(fù)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(dāng)基體產(chǎn)生裂紋時，裂紋尖端應(yīng)力引發(fā)微膠囊破裂，修復(fù)劑滲入微裂紋，與基體內(nèi)均勻分布的催化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生交聯(lián)聚合，固化后修復(fù)裂紋。,基于非共價鍵的本征型自修復(fù)聚合物材料,對于外援型自修

7、復(fù)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(dá)到修復(fù)效果，其本質(zhì)算是修補(bǔ)過程。顯然，這種外援型修復(fù)效果受限于修復(fù)試劑包覆效果，引發(fā)單體聚合需要的苛刻條件，以及修復(fù)次數(shù)有限等而發(fā)展緩慢。而本征型自修復(fù)材料其自身就具備潛在的修復(fù)能力，無需引入繁瑣的包覆技術(shù)以及苛刻的聚合條件即可實現(xiàn)自我損傷的修復(fù)。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(xué)反應(yīng)、氫鍵、離子鍵作用力等非

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