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美国成功研发可自愈强化纤维材料
[ 发布时间:2015/9/9 17:31:09  ]

美国伊利诺斯大学的一个研究小组日前开发出一种新型自愈系统。该系统就像生物组织中的脉管网络,在其中充满了化学愈合液,能帮助强化纤维材料实现反复自动愈合。该自愈系统在解决材料长期使用风险、延长材料寿命和提高可靠性方面极具前景。

  该自愈系统是一种三维脉管网络。研究人员用环保的高分子聚合物做“线”,对强化纤维材料进行“缝纫加工”,缝制出特殊纹理的三维花纹,就像生物组织中的脉管系统。而这种缝纫线是临时性的,加工完成后通过加热使其蒸发,只留下中空的脉管网络。脉管由两套隔离的脉管系统组成,分别充入不同的愈合剂,一种是环氧树脂,另一种是硬化剂。

  “发生断裂时,本来隔离的微管道系统断裂,里面的愈合剂就流出来进入纤维材料,如同血管破裂,两种愈合剂在断裂位置互相接触,会形成高分子聚合物,就像一种结构性胶,把损伤区域连接在一起。我们进行了多次循环测试,基本上所有的断裂都能100%成功愈合。”论文第一作者詹森。帕德里克说,“这种自愈方法的优点在于,我们不必再去探测材料结构,查找哪儿有了损伤,并且人工去修复它。

  玻璃纤维及其他强化复合纤维材料轻质坚固,但由于它们是层状结构,可能会出现层间分离,一旦发生了内部损伤很难检测,也无法用传统方法来修复。这是限制复合材料更广泛应用的重要原因之一。