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发布时间:2017年07月31日

可自愈的强化纤维提高材料可靠性

 玻璃纤维及其他强化复合纤维材料轻质坚固,广泛用于航空、汽车、航海、城市建筑和运动器材中。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。

  据物理学家组织网报道,美国伊利诺斯大学厄本那—香槟分校的贝克曼研究所自治材料系统(AMS)研究小组开发出一种新型自愈系统,像生物组织中的脉管网络,在其中充满化学愈合液,能帮助强化纤维材料实现反复自动愈合。在解决长期风险问题、延长材料寿命和提高可靠性方面,这种自愈系统很有前景。

  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,里面的愈合剂会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,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?!毕钅康谝桓涸鹑苏采づ恋吕锟怂?,“这种自愈方法的优点在于,我们不必再去探测材料结构,不再需要人工去修复它?!?/P>

  “这是首次在强化复合纤维中演示反复循环的自动愈合?!焙娇展こ探淌谒箍铺亍せ程厮?,“以往在高聚材料中也曾演示过自动愈合,但那是不同的技术,无法用在强化纤维复合材料中。我们开发的脉管技术弥补了中间缺失的一环?!辈牧峡蒲в牍こ探淌谀舷!に魍兴够怪赋觯骸鞍颜庵致龉芟低澈屯ǔV圃旄叻肿泳酆喜牧系墓ひ樟鞒涛薹煺显谝黄?,在商业应用上也很有前景?!?/P>