科普知识一篇看懂什么是自愈材料内附

对太空船船体的损害通常从细小的表面裂缝开始,这些细缝人眼是无法发现的。这些微小的裂缝还会出现在材料表面的下方,这些地方比较隐蔽,根本无法看到。这些裂缝形成后会不断扩大,这势必削弱材料的承受能力,直到最后断裂。为了防止这些细缝扩大,科学家们研制出一种新型材料,它将识别损害的出现,并立即进行自我修复。这种自愈合能力将大大延长太空船的使用寿命。

什么是自愈材料?

这种新型自愈合材料包括三个部分:

1、复合材料--大部分材料都是环氧聚合物复合材料,聚合物复合材料属于高级材料,由碳、玻璃或凯尔拉夫纤维及树脂制成,如环氧酯、乙烯基酯或氨甲酸乙酯。

2、用微囊密封的修补剂--这是在修复复合材料上形成的微裂缝时使用的一种粘合剂。修补剂是一种称为双环戊二烯或DCPD的液体。这种液体用胶囊包裹着,里面装有小水泡,可以扩散到复合材料的各个地方。每立方厘米可容纳6到12颗胶囊。

3、催化剂--为了发生聚合反应,修补剂必须与催化剂接触。催化剂有一种专利产品,名为格拉布催化剂(Grubbscatalyst),可用于这种自愈合材料。催化剂与修补剂在用来弥合裂缝之前必须分离开来,这一点很重要。

当复合材料上形成微裂缝时,它会在材料表面扩散开来。因此,这条裂缝会使微胶囊破裂,从而释放出修补剂。修补剂将顺着裂缝流淌,这样就不可避免地会碰到格拉布催化剂,从而开始聚合反应过程。这个过程最终会将裂缝粘合起来,经过测试,自愈合的复合材料能够恢复其原始强度的75%。

这种自愈合材料的应用并不仅局限于太空船。每年在工程、防御项目、海洋石油勘探、电子和生物医学方面就要消耗近2,万吨的复合材料。我们将在许多日用品中看到这种自愈合材料的身影,其中包括聚合物复合材料电路板、人造关节、桥梁支座及网球拍等。

新型自愈材料可自动重组

西班牙圣塞瓦斯蒂安电化学技术中心的这些研究人员表示,聚合物被切割成两半后,它们会重新聚拢到一起,一个样本能在2个小时内实现97%的自我修复。

研究人员将这种新材料称作是“终结者”,他们表示,从电子元件到住宅,该材料有助于提高塑料部分的寿命和安全性。该研究成果发表在英国皇家化学学会的《材料地平线(MaterialsHorizons)》杂志上,据联合国国际新闻报道,它被誉为是第一款无须外来干预就能进行自我修复的聚合物。西班牙圣塞瓦斯蒂安电化学技术中心的这些研究人员表示,聚合物被切割成两半后,它们会重新聚拢到一起,一个样本在2个小时内能够完成97%的自我修复。

来源:碳纤维平台

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