來(lái)自伯明翰大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)的研究人員稱，他們已經(jīng)發(fā)明了一種方法，可在低于冰點(diǎn)的超低溫度下實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料自修復(fù)裂紋。發(fā)表在英國(guó)皇家科學(xué)學(xué)會(huì)論文顯示，這一成果首次表明，自修復(fù)材料可在超低溫度下實(shí)現(xiàn)控制修復(fù)。

    研究團(tuán)隊(duì)表示這種方法適用于在特定的部位維修和替換具有挑戰(zhàn)性的纖維增強(qiáng)材料，例如近海的風(fēng)輪機(jī)，或者在以往被認(rèn)為“不可能”的飛行途中的飛行器或衛(wèi)星等。

    自修復(fù)復(fù)合材料可以自動(dòng)恢復(fù)材料性質(zhì)，并且在比較友好的環(huán)境中，復(fù)合材料顯示出了令人印象深刻的修復(fù)能力。但是研究人員宣稱，直到這篇論文出現(xiàn)為止，在極端的不友好的環(huán)境中，例如在極低的溫度下，實(shí)現(xiàn)自修復(fù)被認(rèn)為是不能實(shí)現(xiàn)的。

    與自然界中一些動(dòng)物保持恒定的體溫以保證體內(nèi)酶的活性的道理類似，這種新型結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料可以保持其內(nèi)核恒溫。根據(jù)研究人員的說(shuō)法，一些3D的中空導(dǎo)管被牢牢嵌入到了復(fù)合材料中，目的是為了向材料內(nèi)部傳遞和釋放具有修復(fù)作用試劑和可穿透性傳導(dǎo)的成分，以便向材料內(nèi)部在低溫下需要解凍的部位提供熱量。

    來(lái)自伯明翰大學(xué)的王博士解釋道：“加入的兩種成分都是必不可少的。沒(méi)有提供熱量的成分，材料內(nèi)部液態(tài)的試劑就會(huì)在零下60℃溫度下凍住，化學(xué)反應(yīng)就不會(huì)被觸發(fā)。沒(méi)有3D的中空導(dǎo)管，液態(tài)試劑就無(wú)法自動(dòng)的被運(yùn)送到裂紋處實(shí)現(xiàn)自修復(fù)。”

    在零下60℃條件下，自修復(fù)效率在玻璃纖維增強(qiáng)層壓材料中實(shí)現(xiàn)了超過(guò)100%。但這種技術(shù)其實(shí)可以應(yīng)用在大多數(shù)的自修復(fù)材料中。實(shí)驗(yàn)人員運(yùn)用泡沫銅薄片和碳納米管薄片作為傳導(dǎo)層進(jìn)行試驗(yàn)，后者可以更有效的實(shí)現(xiàn)自修復(fù)，其實(shí)平均斷裂能恢復(fù)107.7%，最大負(fù)荷恢復(fù)96.22%。

    修復(fù)好的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，或晶核材料，可以因此擁有更高的層間性質(zhì)——層間結(jié)合質(zhì)量更高。這種性質(zhì)越好，未來(lái)材料上再次出現(xiàn)裂紋的可能性就越低。

    王博士補(bǔ)充道：“纖維增強(qiáng)復(fù)合材料因?yàn)槠浼婢吡藦?qiáng)度和輕質(zhì)的特點(diǎn)而變得非常流行，是理想的飛行器和衛(wèi)星適用材料。但是材料內(nèi)部的微小裂紋可能造成毀滅性的事故。這些微小的裂紋不僅很難被檢測(cè)到，而且即使被發(fā)現(xiàn)也很難修理。因此，迫切需要材料擁有自修復(fù)的能力。”

    研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正采用更先進(jìn)的加熱層以面對(duì)降低加熱成分對(duì)材料最大載荷產(chǎn)生副作用的問(wèn)題。他們的最終目標(biāo)是為更多的復(fù)合材料發(fā)明出一種新的自修復(fù)機(jī)理，使得材料無(wú)論在任何尺寸缺陷上或處于任何環(huán)境中，都能實(shí)現(xiàn)更加有效的自修復(fù)。

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