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玻璃纖維及其他強(qiáng)化復(fù)合纖維材料輕質(zhì)堅(jiān)固，廣泛用于航空、汽車、航海、城市建筑和運(yùn)動(dòng)器材中。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。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，美國(guó)伊利諾斯大學(xué)厄本那—香檳分校的貝克曼研究所自治材料系統(tǒng)(AMS)研究小組開(kāi)發(fā)出一種新型自愈系統(tǒng)，像生物組織中的脈管網(wǎng)絡(luò)，在其中充滿化學(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。在解決長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題、延長(zhǎng)材料壽命和提高可靠性方面，這種自愈系統(tǒng)很有前景。

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，里面的愈合劑會(huì)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，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?！表?xiàng)目第一負(fù)責(zé)人詹森·帕德里克說(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)，不再需要人工去修復(fù)它?！?/p>

“這是首次在強(qiáng)化復(fù)合纖維中演示反復(fù)循環(huán)的自動(dòng)愈合。”航空工程教授斯科特·懷特說(shuō)，“以往在高聚材料中也曾演示過(guò)自動(dòng)愈合，但那是不同的技術(shù)，無(wú)法用在強(qiáng)化纖維復(fù)合材料中。我們開(kāi)發(fā)的脈管技術(shù)彌補(bǔ)了中間缺失的一環(huán)?！辈牧峡茖W(xué)與工程教授南希·索托斯還指出：“把這種脈管系統(tǒng)和通常制造高分子聚合材料的工藝流程無(wú)縫整合在一起，在商業(yè)應(yīng)用上也很有前景?！?/p>