防腐涂料是人類挑戰(zhàn)銹蝕的重要工具，然而，涂層會因受到外力的沖擊而發(fā)生損傷和脫落，使金屬表面不能得到有效防護(hù)。模仿生物體自修復(fù)（ Self － Healing） 功能的基本原理，使材料對內(nèi)部或者外部損傷能夠進(jìn)行自修復(fù)，可以消除隱患，延長涂層使用壽命，實(shí)現(xiàn)對底材的長效防腐保護(hù)。20 世紀(jì)90 年代初期，Dry首先將自修復(fù)功能付諸聚合基體材料的損傷修補(bǔ)。21 世紀(jì)初，自修復(fù)涂料作為新材料和新技術(shù)被開發(fā)成功，并引起美國軍方的高度重視。國外一些科研人員提出了利用微膠囊包覆修復(fù)劑技術(shù)實(shí)現(xiàn)材料的自修復(fù)，并對微膠囊的大小、基材性能、催化劑和外部裂痕等條件對修復(fù)效率的影響進(jìn)行了多方面的探索研究。但是，生物體具有新陳代謝能力，可源源不斷地產(chǎn)生自修復(fù)成分，而聚合物材料中的自修復(fù)組分在一次修復(fù)后將局部耗盡。如何模仿生物體的自修復(fù)原理，制備一種智能防腐涂層，它可以反復(fù)進(jìn)行自我修補(bǔ)，并可以作為一種很薄的涂層長期穩(wěn)定地使用，成為近期國際上仿生智能涂層研究的目標(biāo)。本文對實(shí)現(xiàn)自修復(fù)功能技術(shù)方法、選擇修復(fù)劑體系的原則、微膠囊技術(shù)在自修復(fù)材料中的最新研究成果進(jìn)行了總結(jié)。

1 實(shí)現(xiàn)修復(fù)功能的技術(shù)方法

自修復(fù)技術(shù)是模仿生物結(jié)構(gòu)的特性，實(shí)現(xiàn)材料在沒有外界參與的條件下進(jìn)行自我愈合，其核心是能量補(bǔ)給和物質(zhì)補(bǔ)給。具有自修復(fù)功能復(fù)合材料的提出使得復(fù)合材料對內(nèi)部或者外部損傷能夠進(jìn)行自我修復(fù)，可以阻止復(fù)合材料尤其是脆性材料內(nèi)部微裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展，從而顯著增加材料的機(jī)械強(qiáng)度，明顯延長材料的使用壽命。目前，材料實(shí)現(xiàn)修復(fù)功能主要有2 種途徑： 被動(dòng)修復(fù)和自動(dòng)修復(fù)。

1. 1 被動(dòng)修復(fù)技術(shù)

被動(dòng)修復(fù)主要是指必須依賴于外加輔助條件方可實(shí)現(xiàn)的修復(fù)，常借助于外界能量的供給。一種是利用熱壓焊接的技術(shù)，通過對聚合物材料進(jìn)行加熱使其升溫到玻璃化溫度以上，然后在加壓的條件下修復(fù)損傷。該方法受材料的玻璃化溫度影響很大，不適合玻璃化溫度太高的材料。而且該方法通常只適用于熱塑性材料。另一種是利用高交聯(lián)聚合物進(jìn)行共聚，如以呋喃多聚體和馬來酰亞胺多聚體為原料，利用Diels －Alder（ DA） 環(huán)加成反應(yīng)形成具有可逆共價(jià)鍵的大分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)材料局部出現(xiàn)裂紋時(shí)，通過加熱到一定的溫度就可以實(shí)現(xiàn)可逆反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)材料的修復(fù)。該方法直接通過加熱就可以實(shí)現(xiàn)材料自身的修復(fù)，而且由于該反應(yīng)可逆，可以進(jìn)行多次重復(fù)修復(fù)，修復(fù)效率較高。但該方法只適用于特定的樹脂。

由于防腐涂層所用成膜物質(zhì)大多是熱固性樹脂，無法利用溫度的改變實(shí)現(xiàn)修復(fù)功能，因此該技術(shù)不適用于防腐涂層的修復(fù)。

1. 2 自動(dòng)修復(fù)技術(shù)

自動(dòng)修復(fù)技術(shù)是指無需能量供給，借助于基體材料中預(yù)先封裝或包埋的修復(fù)劑體系實(shí)現(xiàn)自修復(fù)功能。White 等模仿生物體組織自愈合性能，開發(fā)出一種基于微膠囊技術(shù)的完全自主修復(fù)方法。將內(nèi)包有修復(fù)液的微膠囊和催化劑分散于聚合物中，當(dāng)聚合物涂層產(chǎn)生裂紋時(shí)，伸展裂紋將導(dǎo)致微膠囊的破裂，其中的修復(fù)液被釋放并由于毛細(xì)管作用流入裂縫中，阻止裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展，并實(shí)現(xiàn)裂紋修復(fù)功能，其修復(fù)原理如圖1 所示。

圖1（ a） 表示復(fù)合材料內(nèi)微裂紋的產(chǎn)生； 圖1（ b） 表示裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致微膠囊破裂，釋放修復(fù)劑； 圖1（ c） 表示修復(fù)劑遇到催化劑后發(fā)生聚合反應(yīng)，形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，修復(fù)裂紋，最終達(dá)到修復(fù)的目的。

常用封裝修復(fù)劑的容器有中空玻璃纖維和微膠囊。微膠囊技術(shù)是利用成膜材料包覆具有分散性的固體物質(zhì)、液滴或氣體而形成微粒的一種技術(shù)。微膠囊的制備方法有化學(xué)法、相分離法和物理法。化學(xué)法是常用的制備方法，其中，應(yīng)用最多的是原位聚合法和界面聚合法。White 等首先通過原位聚合法制備了以脲醛樹脂為殼、環(huán)戊二烯二聚體（ DCPD） 為核的微膠囊，將微膠囊與Grubbs 催化劑一起分散在環(huán)氧樹脂基體中，當(dāng)材料產(chǎn)生裂紋時(shí)，裂紋前端應(yīng)力集中引發(fā)微膠囊破裂，包覆在其中的DCPD 在毛細(xì)管的虹吸作用下滲入裂紋處，與此處包埋的Grubbs 催化劑相遇，在催化劑的作用下發(fā)生聚合反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)氧樹脂的自修復(fù)。雖然利用聚脲甲醛包覆DCPD 微膠囊可以制備自修復(fù)效果較好的自修復(fù)復(fù)合材料，但是DCPD 的凝固點(diǎn)為19. 5 ～ 33. 0 ℃，不適用于室溫或較低溫度下成膜的涂料體系。Cosco 等在油水界面處通過原位乳液聚合制備了以脲醛樹脂為殼、環(huán)氧樹脂為芯的微膠囊，對影響參數(shù)進(jìn)行了考查，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的表征與性能研究。研究結(jié)果表明隨著反應(yīng)溫度和攪拌轉(zhuǎn)速的提高，聚合反應(yīng)由水相聚合更趨向于界面聚合，從而使微膠囊包覆效率提高。Yang等采用界面乳液聚合的方法制備了以聚氨酯為囊材，以異佛爾酮二異氰酸酯/氯苯為芯材的微膠囊，利用異佛爾酮二異氰酸酯在潮濕環(huán)境中的自聚合實(shí)現(xiàn)修復(fù)功能。方征平等結(jié)合硅氮化反應(yīng)及其催化劑的特點(diǎn)，提出了一種新的自修復(fù)體系，修復(fù)劑選用兼有多個(gè)硅氮鍵和硅乙烯鍵的低聚有機(jī)硅氧烷。該體系由分散于基體中的包覆有修復(fù)單體的微膠囊和能在常溫常壓下快速高效催化硅氮化反應(yīng)的負(fù)載型鉑基催化劑的增強(qiáng)粒子或纖維填料構(gòu)成。

利用微膠囊技術(shù)實(shí)現(xiàn)自修復(fù)是一個(gè)真正的自愈合的過程，是現(xiàn)在自修復(fù)技術(shù)研究的重點(diǎn)。雖然微膠囊技術(shù)對聚合物基復(fù)合材料的自修復(fù)很有潛力，但目前所制備的可用于聚合物基復(fù)合材料的微膠囊種類仍有限，且在裂紋修復(fù)動(dòng)力學(xué)和催化劑的穩(wěn)定性及材料多次自修復(fù)能力上仍存在很大限制。如何實(shí)現(xiàn)在材料破裂處的多次修復(fù)是該技術(shù)今后發(fā)展的重要方向。

2 微膠囊技術(shù)自修復(fù)效果的影響因素及體系選擇條件

2. 1 微膠囊技術(shù)自修復(fù)效果的影響因素

自修復(fù)效果的影響因素有很多，如微膠囊的濃度與大小、微膠囊的包覆率、微膠囊的力學(xué)性能、微膠囊在基體材料中的分布、修復(fù)劑的種類、修復(fù)劑的流動(dòng)性能、修復(fù)劑的聚合速率和聚合度、愈合裂紋的時(shí)間及愈合溫度、被愈合樹脂基體的種類等。此外，各種因素之間又相互牽制，使得復(fù)合材料自修復(fù)效果的影響情況變得更加復(fù)雜，所有這些因素的影響均可以體現(xiàn)在裂紋界面修復(fù)效果的好壞上。若修復(fù)后復(fù)合材料的整體力學(xué)性能相對提高，則自修復(fù)效果相對較好。

Brown 等對微膠囊的自修復(fù)進(jìn)行了大量的研究，對影響復(fù)合材料修復(fù)效率的幾個(gè)因素進(jìn)行了探討，通過對材料的疲勞性能及修復(fù)效率研究，表明微膠囊的加入能明顯改善環(huán)氧基體的韌性，通過優(yōu)化微膠囊和固化劑的濃度，體系的修復(fù)效率超過90%。Kessler 等利用聚脲甲醛包覆DCPD 制備了微膠囊，初步研究了E － 玻纖/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的自修復(fù)情況，裂紋修復(fù)效率可達(dá)67%。研究表明微膠囊的直徑對斷裂強(qiáng)度有著至關(guān)重要的影響，在失效之前，越小的膠囊就能夠支持越大的載荷。White 小組通過對各種影響參數(shù)的深入探討，得出具有參考價(jià)值的結(jié)果： ①在使用催化劑的自修復(fù)體系中，將催化劑采用微膠囊包覆后，在同樣修復(fù)效率下，催化劑用量可降低90%; ②通過調(diào)控反應(yīng)攪拌轉(zhuǎn)速和采用超聲分散，可得到直徑范圍為0. 3 ～ 300 μm 的微膠囊； ③對于微膠囊含量在0 ～ 20%的體系，當(dāng)微膠囊含量相同時(shí)，微膠囊傳遞到裂痕處的修復(fù)劑量與微膠囊的直徑成正比，并且隨著微膠囊含量的增加，自修復(fù)效率增加； ④當(dāng)裂痕較小時(shí)，對于平均直徑約為30 μm 的微膠囊，要得到較好的修復(fù)效率，其含量  不能低于1. 5%。該小組通過一系列研究，使自修復(fù)材料的修復(fù)率有了很大提高。

2. 2 微膠囊體系的選擇條件

利用微膠囊技術(shù)制備自修復(fù)材料時(shí)，微膠囊和修復(fù)劑體系的選擇起著至關(guān)重要的作用，為了保證較好的修復(fù)效果，將微膠囊應(yīng)用于聚合物基復(fù)合材料中必須滿足如下要求： ①體系中微膠囊數(shù)量和大小要適中，既要保證有足夠的修復(fù)劑修復(fù)損傷處，又不能影響基材的性能，這就要求微膠囊有較高的包覆率，即使在粒徑很小時(shí)，仍具有較高的芯含量； ②微膠囊的囊壁厚度和強(qiáng)度必須適當(dāng)，且囊壁材料和基體材料的力學(xué)性能相匹配，既要能承受加工過程中帶來的壓力，又要在產(chǎn)生裂紋的應(yīng)力作用下能夠適時(shí)破裂并釋放出修復(fù)劑； ③囊壁具有良好的密閉性，保證芯材長期不能滲漏； ④囊壁材料和基體材料兩相界面要有良好的相容性，保證裂紋修復(fù)后的強(qiáng)度；⑤芯材需具有良好的化學(xué)性能和物理性能，不能溶解壁材，在微膠囊破裂之前穩(wěn)定地保存，⑥芯材要黏度低、易流動(dòng)，保證從微膠囊釋放出來后能夠較快滲入裂紋中，同時(shí)要蒸汽壓比較低，不易從膠囊內(nèi)向外滲透和揮發(fā)，而在釋放后和聚合反應(yīng)之前不會揮發(fā)； ⑦芯材具有適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)活性，應(yīng)在環(huán)境溫度下迅速發(fā)生聚合反應(yīng)修復(fù)裂紋面，修復(fù)劑聚合反應(yīng)必須在其揮發(fā)或被環(huán)氧樹脂基體吸收或是發(fā)生其他次級反應(yīng)之前進(jìn)行，但反應(yīng)也不能太快，否則修復(fù)劑會在微裂紋未被完全填充前便交聯(lián)固化，導(dǎo)致修復(fù)劑不能擴(kuò)散至損傷面，使裂紋面不能有效愈合； ⑧芯材在聚合后體積收縮小，避免產(chǎn)生新的應(yīng)力裂紋，并且修復(fù)劑聚合后的材料性能應(yīng)優(yōu)于或接近基體材料性能，對復(fù)合材料的整體性能應(yīng)盡可能最大限度恢復(fù)，不應(yīng)給復(fù)合材料基體帶來不利的影響； ⑨微膠囊的制備方法簡單，能夠批量生產(chǎn)。

由此可見，制備自修復(fù)復(fù)合材料體系其組成要求是較為嚴(yán)格的，而將微膠囊自修復(fù)技術(shù)應(yīng)用到防腐涂層中，則需要更苛刻的條件。將微膠囊應(yīng)用到涂料中，除了以上條件外，還要求壁材的穩(wěn)定性，不能被涂料中的溶劑所溶解，要考慮微膠囊在基材中的分布，不能造成微膠囊直接與底材接觸，影響涂層的附著力，也不能因分布不均對涂層本身的性能造成影響。同時(shí)受涂層厚度的限制，對微膠囊的大小還有更嚴(yán)格的要求。

3 自修復(fù)防腐涂層的研究進(jìn)展及存在問題

3. 1 腐蝕抑制劑體系研究及存在問題

涂料防腐蝕主要依靠涂層屏蔽、金屬表面鈍化（ 如紅丹、鉻酸鹽及磷酸鹽等防腐顏料與金屬表面作用產(chǎn)生鈍化層） 、富鋅涂料的陰極保護(hù)以及緩蝕劑等基本原理。直接將腐蝕抑制劑添加到涂層中會導(dǎo)致聚合物材料性能的下降，并容易由于腐蝕抑制劑的揮發(fā)滲漏而失效。自修復(fù)防腐涂料可通過將腐蝕抑制劑埋于體系中，通過對環(huán)境條件變化的刺激響應(yīng)釋放抑制劑或修復(fù)劑，實(shí)現(xiàn)防腐目的。

由于化學(xué)腐蝕過程大都伴隨著pH 的變化，Zheludekevich等和Shchukin 等采用層層組裝（ layer － by － layer assembly）方法，制備了以納米SiO2粒子為核心，外層沉積包含防腐 劑苯并三唑（ benzotriazole） 的多層聚合電解質(zhì)的納米活性單元（ SiO2 /PEI /PSS /benzotriazole /PSS /benzotriazole） 。當(dāng)腐蝕發(fā)生時(shí)，由于pH 的變化，引起活性單元聚電解質(zhì)層的結(jié)構(gòu)和滲透性改變，釋放出苯并三唑，在金屬表面形成吸附層，使金屬表面鈍化，有效地阻止金屬腐蝕。他們還用類似的方法分別制備了以高嶺土和多孔納米TiO2粒子為核心的吸附抑制劑，以及表層沉積聚電解質(zhì)層的活性單元。Abdullayev采用真空吸附的方法，將腐蝕抑制劑苯并三唑吸附到高嶺土中空納米管內(nèi)，應(yīng)用于防腐涂層，并對抑制劑的釋放速率進(jìn)行了研究。Kumar采用原位乳液聚合和超聲技術(shù)，制備了以聚脲－ 甲醛（ PMU） 為囊壁材料，包含不同類型腐蝕抑制劑的微膠囊，并應(yīng)用到不同的涂料體系，探討了不同粒徑的微膠囊在幾種涂料體系中的穩(wěn)定性以及當(dāng)微膠囊受到機(jī)械損傷破裂時(shí)腐蝕抑制劑的釋放能力。另外，試驗(yàn)還表明微膠囊較好的添加方式是先在底材上涂一層底漆，10 ～ 20 min 后添加一層微膠囊，再噴涂一層底漆和面漆，形成“三明治”式結(jié)構(gòu)，這樣不但有利于修復(fù)效率的提高，而且可以增強(qiáng)粘接涂層的附著力。Sauvant － Moynot采用反相乳液中界面聚合的方法制備了包含MgSO4的微膠囊，通過陰極保護(hù)原理實(shí)現(xiàn)防腐作用。

Mehta 等通過實(shí)驗(yàn)對自修復(fù)防腐粘接涂層進(jìn)行了評價(jià)，將包覆有防腐劑的微膠囊加入到EP 底漆中，涂于鋼制品表面，再涂一層PU 面漆制得樣板； 將樣板暴露于天然熱帶海岸環(huán)境中，并對其防腐蝕效果進(jìn)行測定。結(jié)果表明： 當(dāng)含膠囊的粘接涂層被破壞（ 如劃傷） 時(shí)，微膠囊破裂并釋放出活性成分于損壞區(qū)域，阻礙了電化學(xué)電池的形成，有效減小了金屬氧化速率。但這些自修復(fù)涂料是依靠金屬表面鈍化、陰極保護(hù)和緩蝕劑作用防止腐蝕蔓延，并達(dá)到臨時(shí)性的保護(hù)，而涂層裂痕本身不能被修復(fù)，因此難以實(shí)現(xiàn)長期保護(hù)的目標(biāo)。所以，嚴(yán)格意義上講還不是真正的自修復(fù)涂料。

3. 2 反應(yīng)型修復(fù)劑體系研究及存在問題

防腐涂層自修復(fù)的核心是成膜物在涂層裂縫時(shí)能自動(dòng)流出、填充并固化后形成相對平整并有良好屏蔽性的修復(fù)涂層。

至今將微膠囊技術(shù)應(yīng)用在防腐自修復(fù)涂層中的研究工作主要是體現(xiàn)在不同的修復(fù)劑體系，在近期的報(bào)道中，Cho 等利用原位乳液聚合方法制備了以聚氨酯（ PU） 為囊壁，以溶解于氯苯的有機(jī)錫催化劑（ DMDNT） 為囊芯的微膠囊，植入環(huán)氧乙烯基酯基體中，同時(shí)，利用相分離作用，將修復(fù)劑端羥基聚二甲基硅氧烷（ HOPDMS） 和聚二乙氧基硅氧烷（ PDES） 以液滴的形式分散在基體材料中，當(dāng)微膠囊破裂時(shí)，釋放出的催化劑及體系中的胺固化劑會引發(fā)聚硅氧烷的縮聚，實(shí)現(xiàn)涂層自修復(fù)。但該體系存在明顯的不足，分散在基體中的硅氧烷極易與基材發(fā)生反應(yīng)，自修復(fù)效率較低。盡管將硅氧烷用聚脲－甲醛（ PMU） 包覆，但由于室溫下催化劑的活性大大降低，修復(fù)效率并不理想。其后又合成了一種催化劑Si［OSn （ n －C4H9）2OOCCH3］4（ TKAS） 代替DMDNT，使修復(fù)效率有了一定改善。Suryanarayana 等采用同樣的技術(shù)方法制備了包含亞麻子油的PMU 微膠囊，并應(yīng)用于無溶劑環(huán)氧防腐涂料，微膠囊破裂后釋放到體系中的亞麻子油被空氣中的氧氣氧化，在   裂紋處形成連續(xù)的膜，實(shí)現(xiàn)自修復(fù)防腐功能。Yuan 等研究了以三聚氰胺－ 甲醛為壁材包覆環(huán)氧樹脂和硫醇固化劑體系，通過原位乳液聚合制備了平均粒徑為93 μm 左右的微膠囊，得到了較高的修復(fù)強(qiáng)度。邢瑞英等設(shè)計(jì)了一種以高沸點(diǎn)反應(yīng)性有機(jī)硅系列物質(zhì)作為囊芯、聚脲甲醛樹脂為囊壁的微膠囊，平均粒徑在123 μm 左右。利用高沸點(diǎn)有機(jī)硅分子鏈上的乙烯基的反應(yīng)活性，添加一些光敏劑，使其在受到外力破壞時(shí)囊芯材料溢出并在紫外環(huán)境下固化，實(shí)現(xiàn)有機(jī)硅涂層的自修復(fù)。但是，這些體系中都存在著共同的問題： 一是微膠囊的粒徑比較大（ 50 ～ 400 μm） ，只能應(yīng)用在較厚的涂層中，而且釋放修復(fù)劑和催化劑以后的微膠囊會塌陷，導(dǎo)致新的問題產(chǎn)生； 二是較大粒徑的微膠囊限制了其在涂層中的加入量，使得微膠囊在涂層中的分布難以形成連續(xù)排列，而由于裂痕通常只發(fā)生在涂層表面，含有修復(fù)劑的活性單元不能在裂痕處破裂，無法提供修復(fù)劑。

隨著微膠囊技術(shù)的進(jìn)展，微膠囊粒徑逐漸由幾百微米縮小至幾十微米，包覆率也逐步提高。Yuan 等以原位乳液聚合方法制備了聚脲－ 甲醛分別包覆環(huán)氧樹脂和固化劑的微膠囊，粒徑在10 ～ 60 μm，并探討了不同型號的環(huán)氧樹脂和固化劑對修復(fù)效率和速率的影響。為了提高自修復(fù)效率，Xiao等探討采用新的固化體系，利用紫外光誘導(dǎo)乳液界面聚合方法制備了以聚脲甲醛分別包覆環(huán)氧樹脂和固化劑（ C2H5）2O·BF3的微膠囊，粒徑在5 ～ 45 μm，雖然該體系室溫固化速率較快，但由于修復(fù)劑環(huán)氧樹脂的流動(dòng)性差，無法保證提供足夠量的修復(fù)劑。

4 自修復(fù)涂層的研究方向

盡管對自修復(fù)聚合物材料和聚合物涂層制備方法的研究已取得較大進(jìn)展，但由于自修復(fù)組分在長期或多次使用后終將枯竭，其使用壽命是有限的，其與生物的自愈合功能存在本質(zhì)的區(qū)別，因?yàn)樯锞哂行玛惔x能力，可源源不斷地產(chǎn)生自修復(fù)成分。到目前為止，人們還沒有制備出這樣一種材料體系，使修復(fù)劑能夠長期穩(wěn)定貯存在涂層中，一旦需要便能夠及時(shí)送達(dá)并能反復(fù)實(shí)現(xiàn)自修復(fù)，避免腐蝕的發(fā)生； 另一方面對聚合物涂層自修復(fù)機(jī)理以及微導(dǎo)管傳輸機(jī)理的研究還很少。目前國內(nèi)外研究人員在這方面已開始了一系列探索，然而尚不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的自愈合。目前的主要技術(shù)途徑是盡可能地在自修復(fù)涂層中增大自修復(fù)組分的容量，并盡可能地將它們形成類似微血管循環(huán)通路，達(dá)到及時(shí)補(bǔ)充和充分利用的目標(biāo)。近期國外研究的主要技術(shù)途徑有2 種： 一是采用內(nèi)部封存修復(fù)劑的中空纖維管層壓排列在涂層中，形成修復(fù)劑供應(yīng)的連續(xù)通道。Trask 等采用層壓法將分別封存環(huán)氧樹脂和固化劑的中空玻璃管及碳纖維管排列在基體材料中，研究了不同的排列方式對修復(fù)效果的影響。Bleay 等采用外徑15 μm、內(nèi)徑5 μm 的中空玻璃纖維，內(nèi)部封存修復(fù)劑異氰酸酯或環(huán)氧樹脂，但是由于異氰酸酯的固化速率比擴(kuò)散速率快，無法提供裂痕充分修復(fù)所需的供給量，對于環(huán)氧樹脂則需要大量溶劑稀釋保證其流動(dòng)性，而大量溶劑的存在會導(dǎo)致固化時(shí)形成氣泡，影響涂層強(qiáng)度。同時(shí)，由于中空纖維的空心率和修復(fù)劑的充填率不是很高，自修復(fù)效率無法保證，修復(fù)劑的充填和封存以及破裂后的再封存等許多問題還有待探討； 二是采用印刷電路版（ direct － write assembly） 技術(shù)，將自修復(fù)成分在涂層中生成互通三維結(jié)構(gòu)，盡可能地將它們形成類似微導(dǎo)管循環(huán)通路。不過這種技術(shù)還存在許多問題，自修復(fù)效率只有38%，低于微膠囊技術(shù)，而且加工方法非常復(fù)雜，其可行性和實(shí)用性尚待商榷。

自修復(fù)涂料可用于導(dǎo)電涂層、耐擦傷涂層以及在需要長壽命、難以維修保養(yǎng)且處于嚴(yán)酷腐蝕環(huán)境的防腐涂層，如風(fēng)能發(fā)電機(jī)的塔身、葉片，海洋鉆井平臺，船舶、鐵路、橋梁、航天航空器件等。開發(fā)自修復(fù)涂料具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和發(fā)展空間，作為21 世紀(jì)初開發(fā)的新材料和新技術(shù)，自修復(fù)涂料在重防腐、建筑塑料復(fù)合材料等領(lǐng)域才剛剛起步，其研究涉及高分子化學(xué)、高分子物理、材料學(xué)、膠體科學(xué)和仿生學(xué)等領(lǐng)域，是一個(gè)典型的跨學(xué)科難題，尚存在許多問題，需要開展大量的基礎(chǔ)研究，如微膠囊殼的斷裂機(jī)理、微膠囊的機(jī)械性能、微膠囊在基體中的分布特性、微膠囊與基體材料性能的匹配、修復(fù)劑的擴(kuò)散方式、流動(dòng)性和愈合強(qiáng)度、材料多次愈合的可行性等，特別是關(guān)于材料如何自動(dòng)感知損傷的萌芽和形成，然后觸發(fā)相應(yīng)的愈合機(jī)制的課題。上述難題的解決，將極大推動(dòng)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，并將催生嶄新的智能材料，使得高分子材料及智能涂料的研究和應(yīng)用進(jìn)入一個(gè)全新的階段。

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