復(fù)合材料也能自愈合

簡單來說復(fù)合材料就是兩種以上的不同材料在一起形成的新的材料。雖然之前也有自愈合塑料,環(huán)氧樹脂,但復(fù)合材料更輕、強度更高、更耐腐蝕、制造也更方便,被廣泛地用在航空航天、市政工程、交通運輸、化學(xué)化工、綠色能源、體育用品等不同領(lǐng)域。

復(fù)合材料也能自愈合的圖1

隨著人類探索太空、利用太空活動的增加,復(fù)合材料已經(jīng)成了航天工程不可或缺的材料。目前,在地球軌道上的衛(wèi)星、空間站等航天器越來越多,還有飛向月球和更遙遠火星的航天器。設(shè)想一下,這些航天器一旦受傷了怎么辦?

當動物和植物受傷后,傷口會自己長好,在醫(yī)學(xué)上叫“自愈合”??茖W(xué)家模仿動植物的傷口自愈合功能,開發(fā)了一種神奇的能使“傷口”自愈合的復(fù)合材料,用這種使材料制造的航天器在太空中受傷后能自己愈合傷口,復(fù)合材料的力學(xué)性能得到恢復(fù),從而大大延長航天器的壽命。

制造傷口能自愈合的復(fù)合材料,要預(yù)先將包了活性樹脂的微膠囊和催化劑分散在復(fù)合材料中。微膠囊的結(jié)構(gòu)類似于我們平常吃的雞蛋,有一個硬質(zhì)外殼,里面包著液體樹脂,但是它很小,直徑在1微米-500微米左右,只有雞蛋直徑的百分之一左右。當復(fù)合材料受傷開裂時,微膠囊的外殼發(fā)生破裂,樹脂流出來遇到催化劑后發(fā)生化學(xué)反應(yīng),樹脂的狀態(tài)從液態(tài)轉(zhuǎn)變成堅硬的具有很好力學(xué)性能的固體,將復(fù)合材料的傷口合起來。這項技術(shù)可用于保護包括軍用設(shè)備和建筑材料在內(nèi)的任何物品,并可能在緊急情況下或難以到達的工作場所中運用,節(jié)約時間和人力。

復(fù)合材料自愈合的原理不難理解,但要做到實際應(yīng)用,還要攻克很多難題,目前科學(xué)家能使復(fù)合材料自愈合后的力學(xué)性能恢復(fù)到原來的80%左右,而之前的新型自愈合塑料只能達到60%,已經(jīng)非常接近實用水平。自愈合復(fù)合材料發(fā)展前景光明,發(fā)展?jié)摿薮?,在許多工業(yè)領(lǐng)域都亟待我們創(chuàng)新性地去開發(fā)、應(yīng)用。

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