自修復(fù)（Self-Healing）/自愈合，即源于醫(yī)學(xué)和生物的自愈合能力，將其用于材料科學(xué)具有仿生的含義。Self-Reparing，即自修復(fù)涂料包含更廣義的內(nèi)涵，即涂層產(chǎn)生裂縫后能自動(dòng)修復(fù)裂縫。

    自修復(fù)涂料的原理有較多，如在聚合物基體中引入微膠囊形成愈合劑及引發(fā)劑，當(dāng)有裂縫擴(kuò)展時(shí)，嵌在其中的微膠囊被撕裂，愈合劑通過毛細(xì)管作用釋放到受損區(qū)域，遇到催化劑，便會(huì)引發(fā)聚合反應(yīng)，將裂縫處粘合修補(bǔ)好。

    雜化有機(jī)－無機(jī)納米組分可作為細(xì)胞壁來組裝賦予自愈功能的微型管路，這些納米組分是通過自組裝表面活性膠囊的模板制備而成的，涂層一旦受損，損傷處便自發(fā)修復(fù)愈合。

    東麗toray開發(fā)的自修復(fù)薄膜，是通過使用濕式涂布方法，形成一層具有自我修復(fù)功能的自我修復(fù)層，并且表面覆蓋由PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）制成的薄膜，具備高粘度、彈性和緩沖特性。其中PET膜的厚度僅為125μm（微米），而自我修復(fù)層則只有幾十微米，并且可以按照可以要求進(jìn)一步壓縮厚度。

    自我修復(fù)涂層最大的優(yōu)點(diǎn)就是修復(fù)速度快，在室溫環(huán)境下，只要10秒甚至更少時(shí)間就可以讓劃痕消失，自我修復(fù)薄膜還擁有耐久性，在20,000次連續(xù)測(cè)試下沒有問題。

    自修復(fù)功能，除了以上提到的應(yīng)用，日產(chǎn)曾經(jīng)發(fā)布過一項(xiàng)叫做ScratchShield的涂層自我修復(fù)技術(shù)。被劃傷后，涂有Scratch Shield的車輛劃痕和涂有普通車漆的車輛劃痕相比，少了5倍，詳細(xì)見下圖：

    ScratchShield可修復(fù)細(xì)微的劃痕，使將一天到一周之內(nèi)的劃痕恢復(fù)至接近其原始狀態(tài)。

    汽車車身上除了涂料之外，還會(huì)附有一層清漆，由此對(duì)涂料進(jìn)行保護(hù)，Scratch Shield算是清漆的一種，只不過比普通清漆的防劃能力更強(qiáng)，還具備自我修復(fù)的功能。

    由于Scratch Shield是普通清漆與特殊高彈性樹脂的結(jié)合，這就使得它增強(qiáng)了涂料本身的彈性，同時(shí)還可以通過提升樹脂密度來提升涂料的抗劃強(qiáng)度。而Scratch Shield的自我修復(fù)就是依靠清漆部分融入的高彈性樹脂，當(dāng)受到外力時(shí)，這一部分不會(huì)直接損壞，而是憑借柔韌性改變形狀，然后在一定時(shí)間內(nèi)慢慢恢復(fù)原狀。

    當(dāng)然，如果劃痕過深，傷到了清漆下面的底層油漆，那么Scratch Shield也無法進(jìn)行自我修復(fù)。自動(dòng)修復(fù)的時(shí)間長(zhǎng)短取決于環(huán)境溫度和劃痕的深度。溫度越高，劃痕越淺，自動(dòng)修復(fù)的速度也就越快。基本構(gòu)造原理圖如下

    2013年10月，LG 發(fā)布GFlex手機(jī)，除了具有可彎曲的屏幕，其背面的“自愈”功能也是一大賣點(diǎn)。

    2014年2月，美國專利商標(biāo)局公布了一項(xiàng)蘋果的專利申請(qǐng)，名為“防止導(dǎo)光板刮痕失真的體系和方法。”蘋果的這項(xiàng)發(fā)明詳述了使用自我修復(fù)和聚四氟乙烯涂層來保護(hù)刮花了的背光元件的可能性，從而避免蘋果設(shè)備和Mac等顯示屏呈現(xiàn)失真的情況。也可以理解成一種能自我修復(fù)的屏幕涂層。

    他們基于蘋果的專利背景提到，電子顯示器通常出現(xiàn)在電子設(shè)備如電視，電腦，電話等。LCD像素是不會(huì)自己發(fā)光的。更準(zhǔn)確地說，是背光元件從LCD后面發(fā)光。背光元件可能含有一個(gè)光源，一個(gè)導(dǎo)光板，并通過擴(kuò)散器把光發(fā)放出去。擴(kuò)散器把光傳遞到LCD。因?yàn)椴牧蠘?gòu)成的關(guān)系，導(dǎo)光板和擴(kuò)散器會(huì)相互黏住，所以兩者之間必定有粘合劑和胎圈，這就能做出抗?jié)竦墓δ堋ＭǔＴ谡饎?dòng)可靠性測(cè)試或特定的真實(shí)環(huán)境使用情況下，胎圈會(huì)對(duì)導(dǎo)光板產(chǎn)生刮痕。當(dāng)胎圈刮到背光板的時(shí)候，顯示屏幕就會(huì)呈現(xiàn)失真的情況，例如出現(xiàn)白點(diǎn)。

    在專利描述中，蘋果還將這一技術(shù)和日本Natoco的自我修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比。Natoco的涂層是由高分子合金制成，其作用方式也和蘋果所用涂層不同——這種涂層的表面非常光滑所以很難在上面產(chǎn)生劃痕，并且還利用涂層的內(nèi)部化學(xué)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了彈簧床效應(yīng)。

    除此之外，還有各種不同的自修復(fù)技術(shù)與ScratchShield不同，Scratch Shield進(jìn)行修復(fù)工作的是表層的涂層，而荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)則是通過最底層的涂層來進(jìn)行修復(fù)。當(dāng)表層的防水層受到損傷時(shí)，底層的活性成分會(huì)通過中間層疏導(dǎo)至表層進(jìn)行修復(fù)。不僅能自修復(fù)，還具有防水性。

    德國弗勞恩霍夫研究所的自動(dòng)修復(fù)涂層技術(shù)原理是當(dāng)涂層受到外部壓力而破損時(shí)，其中充當(dāng)黏合分子的微膠囊就會(huì)破裂，釋放出黏合材料填補(bǔ)受損而形成的空隙，從而對(duì)傷痕進(jìn)行修復(fù)，類似于橡膠樹。當(dāng)然，這種修復(fù)是不可重復(fù)的。

    而美國斯坦福大學(xué)的這項(xiàng)技術(shù)重點(diǎn)在于氫鍵。氫鍵的特殊性容易打破或重組，采用此技術(shù)的涂層可以通過快速形成氫鍵，在室溫下幾分鐘內(nèi)自行修復(fù)劃痕，而且可以重復(fù)多次進(jìn)行修復(fù)。除此玄卦，這種材料還可以探測(cè)溫度、壓力的變化，因此最初用于假肢表面。但研究人員表示，這項(xiàng)技術(shù)的長(zhǎng)期目標(biāo)是解決電子設(shè)備的劃痕煩惱，甚至用于人體局部植皮。

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責(zé)任編輯：王元

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