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科研人員開發出新型自修復復合材料

2019-06-06 15:17:53 作者：本網整理來源：空天防務觀察分享至：

法國JEC復合材料集團網站2019年3月11日報道稱，來自瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）先進復合材料工藝實驗室的研究人員，最近開發出一種材料，可在結構受到損傷后輕易實現自我修復。這種尖端復合材料或將在航空航天飛行器、風力渦輪機、汽車及各類運動裝備中取得應用。

當風電渦輪葉片或飛機被不明飛行物或碎片等重物擊中后，受損的零部件必須接手整件的更換或利用樹脂進行結構修補。但是更換零部件價格昂貴，而利用樹脂進行修復又會使結構增重并一定程度上改變性能。

EPFL的先進復合材料工藝實驗室（LPAC）在自修復復合材料領域，已經從事了長達12年的深入研究。為了解決上述問題，EPFL的研究人員采用了一種全新的專利技術，找到了一種快速容易的方法，修復復合材料結構中出現的裂紋或裂縫。

新型自修復材料具有優異的修復特性（瑞士CompPair公司圖片）

這項全新的技術是利用了在復合材料中加入的自修復劑。當復合材料結構受損后，只需要簡單的利用便攜式熱空氣噴槍等裝備，將受損部位材料加熱至150℃，即可在短短的60秒的時間內，實現快速修復樹脂中出現的裂縫。局部的加熱過程激活了復合材料內部修復劑，受損部位實現迅速愈合，并且不會改變結構原有性能，損傷愈合率達到100%。這種全新問世的技術可在各類復合材料結構中應用，使用后的效果可使得原有結構壽命延長至少3倍。修復后的材料基本性能與傳統的復合材料相同，而抗裂能力可提高到原有結構的1.3倍。不僅如此，理論上這種材料可以實現在多次受損后的自修復。更為重要的是，這項技術與主流復合材料制造工藝兼容，因此不需要對生產設備進行重組。

值得注意的是，這項技術的使用條件仍然受到一些限制——如果復合材料結構受到的損傷造成了內部纖維的破壞，材料將無法愈合。但由于復合材料結構的損傷往往首先從樹脂的破裂開始，因此這種利用外部熱量實現自修復的自愈系統在大多數情況下仍然奏效。

這項技術預計對于風力渦輪機和儲能罐來說尤其受用。研究人員表示，到2020年，僅僅是維護全世界范圍內的現有的風力渦輪機就需要花費約130億瑞士法郎。這項技術的出現有望大大降低維護成本。此外，該技術還可以在航空航天飛行器、艦船、火車、汽車、建筑、運動裝備等軍民用復合材料結構中獲得潛在應用。