美國Compositesworld雜志9月21日報道,英國伯明翰大學和中國哈爾濱工業(yè)大學的研究團隊日前稱,已開發(fā)出復合材料在攝氏零度以下自愈的技術(shù),論文已經(jīng)發(fā)表在英國皇家協(xié)會權(quán)威期刊Royal Society Open Science上。文中寫道,研究團隊能夠控制這種復合材料在零下60攝氏度條件下完成自我修復。
研究團隊表示,這種技術(shù)特別適用于嚴苛的自然環(huán)境下,包括海上風機的修復、飛機飛行過程中的修復,甚至是衛(wèi)星在太空環(huán)境下的自我修復。
在特定條件下,復合材料能夠展現(xiàn)出色的自愈能力,這一點長久以來已人所共知。但如此低溫條件下還能保有這種能力,在世界范圍內(nèi)尚屬首次。
自然界中,很多動物通過保持體溫恒定來保證體內(nèi)生物酶的活躍。與之類似,此次研發(fā)的這種復合材料,其內(nèi)核溫度也是恒定的。研究團隊表示,該復合材料在微觀結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)出三維中空管道的形態(tài),使得扮演愈合作用的化學藥劑可以自由在管道中流動。同時,復合材料內(nèi)部還埋入了多孔可滲透的介質(zhì),為結(jié)構(gòu)內(nèi)部提供熱量,融解冰凍。
伯明翰大學博士研究生Yongjing Wang解釋說:“三維中空管道和多孔可滲透介質(zhì)二者缺一不可。沒有后者,扮演自愈角色的化學劑在零下60攝氏度低溫下會凍結(jié),無法觸發(fā)反應。沒有前者,化學藥劑不能順利抵達受損處,便無法完成愈合。”
根據(jù)研究團隊的實驗結(jié)果,零下60攝氏度條件下,玻纖復合材料的自愈率達到100%。該技術(shù)亦可運用到其他種類的復合材料上去。
經(jīng)過愈合的纖維增強復合材料,其層間性能(也就是層與層之間的結(jié)合作用)將得到提升,從而降低舊傷復發(fā)的幾率。
Yongjing Wang補充說:“纖維復合材料之所以受到歡迎,是因為其輕質(zhì)高強的性能滿足了航空航天業(yè)的需求。但是其內(nèi)部一旦出現(xiàn)細微的損傷,就可能帶來災難性的后果。這些細微的損傷不僅難以察覺,而且不易從外部實施修復,因為只能考慮內(nèi)部自愈的方式。”