复合材料也能自愈合

简单来说复合材料就是两种以上的不同材料在一起形成的新的材料。虽然之前也有自愈合塑料,环氧树脂,但复合材料更轻、强度更高、更耐腐蚀、制造也更方便,被广泛地用在航空航天、市政工程、交通运输、化学化工、绿色能源、体育用品等不同领域。

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随着人类探索太空、利用太空活动的增加,复合材料已经成了航天工程不可或缺的材料。目前,在地球轨道上的卫星、空间站等航天器越来越多,还有飞向月球和更遥远火星的航天器。设想一下,这些航天器一旦受伤了怎么办?

当动物和植物受伤后,伤口会自己长好,在医学上叫“自愈合”。科学家模仿动植物的伤口自愈合功能,开发了一种神奇的能使“伤口”自愈合的复合材料,用这种使材料制造的航天器在太空中受伤后能自己愈合伤口,复合材料的力学性能得到恢复,从而大大延长航天器的寿命。

制造伤口能自愈合的复合材料,要预先将包了活性树脂的微胶囊和催化剂分散在复合材料中。微胶囊的结构类似于我们平常吃的鸡蛋,有一个硬质外壳,里面包着液体树脂,但是它很小,直径在1微米-500微米左右,只有鸡蛋直径的百分之一左右。当复合材料受伤开裂时,微胶囊的外壳发生破裂,树脂流出来遇到催化剂后发生化学反应,树脂的状态从液态转变成坚硬的具有很好力学性能的固体,将复合材料的伤口合起来。这项技术可用于保护包括军用设备和建筑材料在内的任何物品,并可能在紧急情况下或难以到达的工作场所中运用,节约时间和人力。

复合材料自愈合的原理不难理解,但要做到实际应用,还要攻克很多难题,目前科学家能使复合材料自愈合后的力学性能恢复到原来的80%左右,而之前的新型自愈合塑料只能达到60%,已经非常接近实用水平。自愈合复合材料发展前景光明,发展潜力巨大,在许多工业领域都亟待我们创新性地去开发、应用。

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