美國(guó)伊利諾斯大學(xué)的一個(gè)研究小組日前開(kāi)發(fā)出一種新型自愈系統(tǒng)。該系統(tǒng)就像生物組織中的脈管網(wǎng)絡(luò),在其中充滿了化學(xué)愈合液,能幫助強(qiáng)化纖維材料實(shí)現(xiàn)反復(fù)自動(dòng)愈合。該自愈系統(tǒng)在解決材料長(zhǎng)期使用風(fēng)險(xiǎn)、延長(zhǎng)材料壽命和提高可靠性方面極具前景。
該自愈系統(tǒng)是一種三維脈管網(wǎng)絡(luò)。研究人員用環(huán)保的高分子聚合物做“線”,對(duì)強(qiáng)化纖維材料進(jìn)行“縫紉加工”,縫制出特殊紋理的三維花紋,就像生物組織中的脈管系統(tǒng)。而這種縫紉線是臨時(shí)性的,加工完成后通過(guò)加熱使其蒸發(fā),只留下中空的脈管網(wǎng)絡(luò)。脈管由兩套隔離的脈管系統(tǒng)組成,分別充入不同的愈合劑,一種是環(huán)氧樹(shù)脂,另一種是硬化劑。
“發(fā)生斷裂時(shí),本來(lái)隔離的微管道系統(tǒng)斷裂,里面的愈合劑就流出來(lái)進(jìn)入纖維材料,如同血管破裂,兩種愈合劑在斷裂位置互相接觸,會(huì)形成高分子聚合物,就像一種結(jié)構(gòu)性膠,把損傷區(qū)域連接在一起。我們進(jìn)行了多次循環(huán)測(cè)試,基本上所有的斷裂都能100%成功愈合!闭撐牡谝蛔髡哒采づ恋吕锟苏f(shuō),“這種自愈方法的優(yōu)點(diǎn)在于,我們不必再去探測(cè)材料結(jié)構(gòu),查找哪兒有了損傷,并且人工去修復(fù)它。
玻璃纖維及其他強(qiáng)化復(fù)合纖維材料輕質(zhì)堅(jiān)固,但由于它們是層狀結(jié)構(gòu),可能會(huì)出現(xiàn)層間分離,一旦發(fā)生了內(nèi)部損傷很難檢測(cè),也無(wú)法用傳統(tǒng)方法來(lái)修復(fù)。這是限制復(fù)合材料更廣泛應(yīng)用的重要原因之一。
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