不得了了!复合材料能“自愈”了!

由两种以上的不同材料复合在一起形成的材料称为复合材料。例如,用黏结力很强的环氧树脂与碳纤维黏合在一起就形成复合材料。与我们熟知的金属、混凝土、木材、塑料等传统材料不同,这种复合材料很轻、强度很高、耐腐蚀、制造方便,被广泛地用在航空航天、交通运输、化学化工、绿色能源、体育用品等领域。

随着人类太空探索活动的不断增加,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。试想一下,在遥远的太空中,这些航天器一旦受伤了而我们又不能及时进行修复怎么办?

在自然界中,动物和植物受伤后,伤口会自己慢慢愈合长好,这在医学上叫“自愈合”。于是有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,使用这种材料制造的航天器在太空中受伤后能自己愈合伤口,并且复合材料的力学性能也能得到恢复,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。这种微胶囊的结构类似于我们平时吃的鸡蛋,有一个硬质外壳,里面包裹着液体树脂,但是其直径在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。

纵然复合材料自愈合的原理不难理解,但要应用到实际中去还要攻克很多难题。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,已经非常接近实用水平。总体来说,自愈合复合材料发展前景光明,发展潜力巨大,在许多工业领域都有待创新性地开发、应用。

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