自修复材料研究进展
我国磨损自修复材料的研究进展
造精 度 和 使 用 润 滑材 料 等 来 减少 造 成 磨损 的各种 因素 ； 二 是提高摩 擦副 表 面 的耐 磨 性 能 和摩 擦 副 材 料 的相 容性 ； 三 是使摩 擦副在磨 损过 程 中形
成 新 的补 偿 层 来 抵 消磨 损 和 修复 磨 损造 成 的损伤 ， 即在润 滑油 中加入特 殊添加 剂实现摩擦 副的 自修 复。
标准， 通Leabharlann 是按 照磨 损 自修复 添加 剂
的作用 和修 复机 制 的不 同， 分 成如 下 的几 类 ：
机 中的 缸 套／ 活 塞 环 这 对 摩 擦 副 为
例， 它 们 造成 的能量 损耗 约 占发动 机 中摩 擦 损耗 总 能量 的 ４ ５ ％， 同时磨 损 也是材 料与 设备破 坏与 失效 的 ３ 种主 要 形 式之 一 。 目前 ， 减 轻 机械 设 备 磨
型 功能 材料 ， 目前 尚没有 明确 的分类
在设 备 运行 的条 件 下 ， 通 过 润滑 介质 将 自修 复材料传 输到设备 的摩 擦副表 面上 ， 并通 过摩 擦 副运动 过程 中产生 的机 械 摩擦 作用 、 摩 擦 中发 生 的化学
反 应和 电化 学反 应 作用 等 ， 使 自修复
２ ． 原位摩擦化学 自修 复材料
原位摩擦化 学 自修复材料 的作用 机 理是加入 特种添加剂与 金属摩擦副
表 面 发生 物理 和化 学作 用 ， 设 备运 行 过程中， 在 摩 擦副 表层 形成微 米级 或 纳 米级厚度 的渗层或诱发其表 面形成
属磨 损 自修 复层 物 质 及 其 摩擦 学 性
觚材料产业 Ｎ Ｏ． １ ２ ２ ０ １ ３ ｌａ
新型自修复建筑材料研究现状
新型自修复建筑材料研究现状自修复建筑材料是一种新型材料，其具有自主修复功能，可以在被损坏后自动修复自身。
自修复建筑材料的研究和开发已经成为当前建筑材料领域中的热点之一。
本文将介绍新型自修复建筑材料的研究现状，包括其定义、分类、应用、研究进展和未来发展趋势。
一、自修复建筑材料的定义和分类自修复建筑材料是指能够自主修复自身缺陷的建筑材料。
根据其修复方式的不同，可以将其分为两类：一类是基于物理原理的自修复建筑材料，另一类是基于化学原理的自修复建筑材料。
基于物理原理的自修复建筑材料主要是利用材料内部的物理变化来实现自修复。
例如，利用形状记忆聚合物的形状记忆效应，当材料受到外力作用时，形状记忆聚合物可以自动恢复到其原来的形状。
此外，还有一些材料通过改变其内部结构的方式来实现自修复。
基于化学原理的自修复建筑材料主要是利用材料内部的化学反应来实现自修复。
例如，利用微胶囊或纳米胶囊封装反应物质，当材料受到损伤时，这些胶囊会破裂释放出反应物质，从而实现自修复。
二、自修复建筑材料的应用自修复建筑材料具有广泛的应用前景，主要应用于以下领域：1.建筑维修保养：自修复材料可以自动修复材料表面的小裂缝和缺损，延长建筑材料的使用寿命，减少维修保养成本。
2. 防水防潮：自修复材料可以自动修复材料表面的微小孔洞，提高建筑材料的防水防潮性能。
3. 建筑节能：自修复材料可以自动修复建筑表面的热桥和漏气点，提高建筑的保温性能，减少能源消耗。
三、自修复建筑材料的研究进展目前，自修复建筑材料的研究主要集中在以下几个方面：1. 材料制备：研究人员通过改变材料的结构和配方，探索新型自修复建筑材料的制备方法。
2. 修复机理：研究人员通过实验和模拟，深入探究自修复建筑材料的修复机理。
3. 修复效果：研究人员通过实验和应用试验，评估不同类型自修复建筑材料的修复效果。
4. 应用领域：研究人员探索自修复建筑材料的应用领域，并进行应用试验，验证其应用效果。
自修复高分子材料的研究进展及应用
摘要：自修复高分子材料是能够自动地修复破损、恢复材料原有性质的一类材料.自修复高分子材料仿照 生物损伤愈合原理，可以自行发现裂纹并借助某一原理愈合，目前其在社会各个领域中广泛应用.随着技术 的不断发展，自修复高分子材料在涂层涂料、可穿戴电子设备、医用自修复水凝胶、电池电解池等方面备受关注。
本文对自修复高分子材料的结构原理以及基于这种材料产生的新技术以及其应用进行综述。
关键词：高分子材料；自修复材料；研究进展文章编号：2096-4137 （ 2019 ） 21-084-04 DOI: 10. 13535/j. cnki. 10-1507/n. 2019. 21. 02■文/梁淑淇修宾高升子iFil 料的册穽逬展及应用0引言高分子材料是目前应用最广泛的新材料之一，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶黏剂和高分子基复 合材料。
高分子材料凭借分子量 高、质量轻、易加工、绝缘性能好等优异性能，成为当代人生活中不可或缺的部分。
但相比于传统金属材料，高分子材料存在强度不 高、加工使用过程中易受机械损伤和老化等问题。
日常生活中所使用 的各种材料一旦出现破损几乎再难以恢复如初，并且这种破损会逐渐扩大以致最终无法使用。
随着人们生活水平的提高，对高分子材料的 性能要求也随之提高。
近几年来， 开发具有良好机械性能的自修复高分子材料引起越来越多科研人员的 关注。
自修复又称自愈合，是生物的重要特征之一。
高分子材料的自修 复指使材料能够自然地自动修复破 损、恢复正常功能的性质。
自修复高分子材料主要的优点有：①自动发生，无须监测，节省人力；②降低材料运营期间的维修养护成本； ③延长了材料的使用年限；④满足 社会环境友好的需求，减少了外加添加剂对环境的污染。
1自修复高分子材料作用机理1.1外源型自修复高分子材料外源型可分为微胶囊型和微 脉管网络型2类。
2001年，White 等提出累微胶囊自修复体系：将环氧树脂作为基底，用麻醛树脂作为外 壳并在其中包裹修复单体戊二烯二 聚体（治愈剂）的微胶囊，将这种 微胶囊和Grubbs 催化剂分散于环氧树脂基体中。
具有自修复能力的陶瓷材料的研究进展
具有自修复能力的陶瓷材料的研究进展陶瓷材料是一种广泛应用于各个领域的材料，其优良的物理和化学性质使其成为许多工业和科学应用中的重要组成部分。
然而，由于其脆性和易碎性，陶瓷材料在使用过程中容易受到损坏和破裂，限制了其进一步的应用。
为了克服这个问题，科学家们开始研究开发具有自修复能力的陶瓷材料。
本文将探讨这一领域的研究进展以及未来的发展方向。
具有自修复能力的陶瓷材料是指在受到损伤后能够自动修复并恢复原有性能的材料。
这种材料的研究首先涉及到对损伤的监测和识别。
传感技术的进步为陶瓷材料的损伤监测提供了新的方法。
通过在陶瓷材料中集成传感器，可以实时监测材料的破裂和损伤情况。
这种监测系统能够提供准确的数据，为后续的修复工作提供了指导。
一种常见的自修复策略是利用内部的微观结构改变来实现修复。
通过添加具有特殊性质的微观颗粒物质，当陶瓷材料发生破裂时，这些颗粒物质能够填充破裂裂缝并结合陶瓷材料形成新的化学键，从而恢复材料的完整性。
这种自修复策略称为自愈合，已经在一些研究中得到验证。
另一种自修复策略是利用外部刺激来触发修复过程。
一种常见的刺激是温度变化。
研究人员已经成功开发出具有温度敏感性质的陶瓷材料，当受到破裂时，温度变化会导致材料的内部结构发生变化，从而实现修复。
这种温度敏感的自修复策略为陶瓷材料的应用提供了更高的可靠性和耐久性。
除了内部结构改变和外部刺激，一些研究还探索了微生物的应用。
微生物在自然界中具有显著的自愈能力，研究人员通过将特定的微生物引入陶瓷材料中，利用其代谢活动和生物反应来修复损坏。
这种微生物修复策略为陶瓷材料的自修复带来了新的思路和可能性。
虽然自修复陶瓷材料的研究进展取得了一定成果，但目前仍存在一些挑战和难题。
首先，技术上的限制和复杂性使得自修复陶瓷材料的大规模生产和应用仍处于实验室阶段。
其次，陶瓷材料的自修复能力对环境条件和时间的要求较高，需要进一步的研究来提高其稳定性和可靠性。
此外，自修复陶瓷材料的经济性和可持续性问题也需要进一步解决。
自修复材料的合成与性能研究
自修复材料的合成与性能研究引言：自修复材料是一种具有重要潜力的新兴材料，它能够自主修复受损部分，减轻维修成本、延长材料使用寿命。
随着科技的不断进步，自修复材料的合成与性能研究也日益受到重视。
本文将重点探讨自修复材料的合成方法和性能研究。
一、自修复材料的合成方法：1. 聚合物自修复材料的合成：聚合物自修复材料的合成可以通过化学反应或物理交联实现。
化学反应合成方法利用自修复材料的化学反应特性，如交联或反应能力，将修复剂嵌入到聚合物基质中。
物理交联合成方法利用聚合物基质的物理交联结构，例如疏水相互作用或静电相互作用来实现材料的自修复性能。
2. 金属自修复材料的合成：金属自修复材料的合成主要包括金属合金、金属氧化物和金属有机骨架材料。
金属自修复材料的合成方法主要是通过材料的粉末冶金方法、溶胶-凝胶方法、电化学沉积方法等，将自修复剂与金属结构相互作用，实现自修复性能。
二、自修复材料的性能研究：1. 自修复能力：自修复材料的核心性能是其自修复能力。
研究人员主要关注材料受损后的修复速度、修复效果和修复持久性。
通过表征方法，如力学测试、形貌观察和化学分析等，可以评估材料的自修复能力。
2. 循环性能：循环性能是指材料经过多次自修复过程后的稳定性能。
研究人员会评估材料在多次受损-修复循环中的修复效果和耐久性。
形貌观察、力学测试和化学分析等方法可用于表征材料的循环性能。
3. 组织结构：自修复材料的组织结构对其性能有重要影响。
通过调控自修复材料的结晶度、晶粒尺寸、颗粒分布等，可以改善材料的自修复能力和循环性能。
X 射线衍射、电子显微镜等方法可以用于分析自修复材料的组织结构。
4. 环境因素：自修复材料的性能也与环境因素密切相关。
例如，温度、湿度、光照等因素会影响自修复材料的修复速度和修复效果。
研究人员可通过调节环境因素以及表征方法，进一步研究自修复材料的性能。
结论：自修复材料的合成与性能研究是一个多学科交叉的研究领域。
科学家们通过不断努力，在合成方法和性能研究方面取得了显著进展。
自修复环氧防腐涂层的研究进展
自修复环氧防腐涂层的研究进展目录1. 内容综述 (2)1.1 研究背景与意义 (3)1.2 国内外研究现状概述 (4)2. 自修复环氧防腐涂层材料的设计与制备 (5)2.1 材料选择与改进 (6)2.2 涂层制备方法与优化 (8)2.3 涂层性能评价标准建立 (8)3. 自修复环氧防腐涂层的机理研究 (9)3.1 自修复机制的探究 (10)3.2 防腐效果的评估方法 (12)3.3 涂层与基材的界面结合分析 (13)4. 自修复环氧防腐涂层在典型环境中的应用 (14)4.1 在金属腐蚀环境中的应用 (15)4.2 在化工环境污染环境中的应用 (17)4.3 在海洋工程防腐环境中的应用 (18)5. 自修复环氧防腐涂层的性能改进与优化 (18)5.1 提高耐磨性、耐腐蚀性和耐候性 (20)5.2 优化涂层结构与成分以提高整体性能 (21)5.3 涂层的多功能化与集成化研究 (22)6. 实际应用案例分析 (23)6.1 工程实例介绍 (25)6.2 应用效果与评价 (26)6.3 经验教训与发展建议 (27)7. 结论与展望 (28)7.1 研究成果总结 (29)7.2 存在问题与挑战 (31)7.3 未来发展方向与前景展望 (32)1. 内容综述随着科技的不断发展，自修复环氧防腐涂层作为一种新型环保型涂料，逐渐受到人们的关注和重视。
自修复环氧防腐涂层具有优异的耐磨、耐腐蚀、抗老化等性能，能够有效地延长物体的使用寿命，降低维修成本，减少对环境的污染。
国内外学者在自修复环氧防腐涂层的研究方面取得了一系列重要进展。
自修复环氧防腐涂层的制备工艺得到了不断的优化，研究人员通过采用不同的成膜基料、添加剂和分散剂等，成功地实现了不同类型自修复环氧防腐涂层的制备。
还研究了纳米颗粒、微米级颗粒等特殊功能填料在自修复环氧防腐涂层中的应用，进一步提高了涂层的性能。
自修复环氧防腐涂层的性能研究取得了显著成果，研究人员通过对不同种类的自修复环氧防腐涂层进行对比试验，发现其具有较高的抗划伤性、耐磨性和耐腐蚀性，能够有效抵抗各种恶劣环境的侵蚀。
高分子材料自修复性能研究
高分子材料自修复性能研究随着现代工业技术的不断发展，高分子材料作为一种极具应用前景的新材料，已经被广泛应用于航空、航天、汽车、电子等诸多领域。
但是，高分子材料在使用过程中，不可避免地会受到外部环境的影响，比如物理冲击、热变形、化学腐蚀等。
这些因素会导致高分子材料出现损伤，从而影响其使用寿命和性能。
为了解决这个问题，科研人员开始研究高分子材料的自修复性能。
本文将介绍高分子材料自修复性能的研究进展和应用前景。
一、高分子材料自修复性能的研究进展高分子材料的自修复性能指的是在外力引起的损伤后，高分子材料可以在一定条件下自主进行修复。
目前，高分子材料自修复性能的研究主要分为三个方面：自愈合、自缩合、自生长。
1. 自愈合自愈合是指高分子材料在受到损伤后，利用内部原有的物质或额外加入的物质，自行进行愈合，在一定程度上恢复原本的结构和性能。
这种修复方式主要应用于聚合物材料，包括共聚物、交联聚合物、高分子混合物等。
目前，许多研究人员致力于研究自愈合材料的合成和机理。
其中，一种常用的方法是利用高分子之间的相互作用力，例如氢键、离子键、范德华力等，将自愈合物质引入到高分子材料中。
这些物质可以在高分子材料中形成局部的物理挤压效应，从而在受损位置产生愈合效应。
2. 自缩合自缩合是指高分子材料在受到损伤后，在一定条件下，仅进行缩合修复。
这种修复方式主要应用于自缩合材料中，比如含有自缩合基团的聚合物、交联聚合物、溶胶凝胶等。
自缩合材料的修复机制主要是利用自缩合基团的特殊性质进行修复。
这些基团可以通过自身的缩合作用，形成一种类似黏合剂的物质，在高分子材料中形成局部的修复效应。
3. 自生长自生长指的是高分子材料在受到损伤后，利用外界的物质和自身内部的物质，进行自我生长修复。
这种修复方式主要应用于含有自生长基团的聚合物材料中。
自生长材料的修复机制主要是利用自生长基团的特殊性质进行修复。
这些基团可以通过在一定条件下的反应，生成一种与原材料相似的物质来填补损伤处。
2006.1自修复材料研究进展
Abstract This paper review s recent research p rogress and p roblem s in metal, ceram ic and polymer based
self2healing composites in term s of healing m echanism s. For obtaining balanced self2healing ability, the require2 ments on materials’structure, composition and perform ance are analyzed.
梁世强 [ 7 ]等用二异氰酸等合成了互穿网络高 分子膜络合在铜表面 ,以实现水蒸气滴状冷凝 ,其示 意图见图 1。
热阻小的超薄涂层 。由于具有含孤对电子的原子 , 因而能够与金属离子或原子形成强度较高的配位键 (如 N →Cu2 +和 N →Cu+等 ) 。大面积的配位键像图 钉一样把高分子膜牢牢地钉在金属表面上 。网格状 高分子互相牵制的网状结构 ,能够使个别断裂的配 位键有机会重新形成 ,这种自修复的特性可以防止 涂层剥落 。
杨红 [ 14～18 ]等开展了在机敏结构中利用空心光 纤灌注胶液的方法进行复合材料损伤 、断裂的自诊 断 、自修复网络系统的研究 。空心光纤由纤芯 、包层 和涂敷层组成 ,是一多层介质结构的对称圆柱体 。 他们认为该体系可一方面利用空心光纤组成自诊断 传感器网络对复合材料的性能进行实时监测 ,另一 方面利用光纤的空心处灌注胶液对机敏结构中的损 伤 、断裂进行自修复 ,此时可利用外部加压系统促使 胶液尽快地流人空心光纤中 ,以利于胶液在材料内 的流动 ,加快复合材料断裂修复的进程 。
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D ry等 [ 3 ] 在玻璃微珠填充的环氧树脂基复合材 料中嵌入装有修复剂的空心纤维, 该修复剂为单组 分或双组分的黏合剂。当材料出现裂纹时液芯纤维 破裂, 适时释放黏合剂到裂纹处固化, 愈合基体, 阻 止裂纹的进一步扩展。
赵小鹏等 [ 4] 采用环氧树脂与低分子聚酰胺按 1% 0 6配成基体, 用内装填白乳胶的玻 璃细管为修复 纤维, 逐层浇注成形, 进行三点弯曲实验, 加力至出 现裂纹后即刻停止, 发现由于玻璃细管的破裂, 管内
宇航材料工艺 2006年 第 1期
修复剂自动流出, 经一段时间后基体裂口被粘合, 实 验测得修复后环氧树脂的平均强度已可达到原有强 度的 84% 。
自修复材料, 分别简要介绍其相关方法及研究进展。
收稿日期: 2005- 01- 10; 修回日期: 2005- 03- 21 基金项目: 国家自然科学基金 ( 50573093) 作者简介: 张兴才, 1984年出生, 硕士研究生, 主要从事高分子复合材料的研究工作
宇航材料工艺 2006年 第 1期
综述
自修复材料研究进展
张兴才 容敏智 章明秋
( 中山大学材料科学研究所聚合物复合材料及功能材料教育部重点实验室, 广州 510275)
文 摘 着重从修复机理出发分别介绍了金属基、陶瓷基和聚合物基自修复材料的研究进展, 分析了达 到良好自修复功能对材料结构、组成和性能等方面的要求, 综述了自修复材料的研究进展、存在的问题及其 发展方向。
! 2!
图 2 高温真空金属容器内壁自生陶瓷膜 F ig. 2 Se lf G enera ted ceram ic film on inne rwa ll
o f high temperature vacuum m eta llic vesse l 宇航材料工艺 2006年 第 1期
在动态负载工作过程中, 氮化硅陶瓷表面在高 温氧化环境中形成的氧化阻挡层容易发生开裂或剥 落, 氧能通过表面形成的裂纹继续向内部扩散而深 度氧化基体, 氧化层开裂和深度氧化的交互作用使 材料的性能迅速劣化而失效, 从而一定程度地限制 了氮化硅陶瓷的应用。李建保等在氮化硅陶瓷中添 加一定量的 NbN, 由于 Nb 元素在高温氧化环境中 相对大的扩散能力和反应活性, 能在表面形成有多 种价态 Nb氧化物的致密反 应层, 这种氧化层具有 类似人 # 掌茧 ∃的功能, 能有效阻止氧化层开裂和深 度氧化, 一定程度上表现为自适应抗氧化行为, 这有 利于提高氮化硅陶瓷的高温抗氧化性以及高温应用 的可靠性 [ 9] 。
影响这类材料自修复效率的因素有: ( 1) 液芯 纤维管与基材的性能匹配情况, 纤维管过韧和过脆 都不利于自修复功能的实现; ( 2) 修复后的强度与 原始强度的比值是评价修复效果的重要依据, 直接 决定于修复 (黏合 ) 剂自身的粘结强度或固化样品 的强度; ( 3) 液芯纤维管的数量, 太少不能形成完全 修复, 多了又可能影响材料的宏观力学性能。此外, 管内的压力和修复剂的流 动性等因素也要 认真考 虑。 4. 2 微胶囊法
K ey w ord s Self H ealing, Inte lligent m ateria ls, M echan ism
1 前言 智能材料是指模仿生命系统、感知环境变化, 并
实时改变自身一种或多种性能参数, 作出所希望的、 能与变化后的环境相适应的复合材 料或材料的复 合 [ 1] , 而自修复复合材料是智能材料的一个重要分 支, 在无外界作用条件下, 材料本身能对内部缺陷进 行自我恢复 [ 2] 。
关键词 自修复, 智能材料, 机理
Progress in SelfH ealing M aterials
Zhang X ingcai Rong M inzh i Zhang M ingqiu
( K ey Laboratory for P o lyme ric Com po site and Func tiona lM ater ia ls ofM inistry o f Education, M ater ia ls Science Institute, Zhongshan U n iv ers ity, G uang zhou 510275)
梁世强 [ 7] 等用二 异氰酸等合成 了互穿网络高 分子膜络合在铜表面, 以实现水蒸气滴状冷凝, 其示 意图见图 1。
热阻小的超薄涂层。由于具有含孤对电子的原子, 因而能够与金属离子或原子形成强度较高的配位键 ( 如 N ∀ Cu2+ 和 N ∀ Cu+ 等 ) 。大面积的配位键像图 钉一样把高分子膜牢牢地钉在金属表面上。网格状 高分子互相牵制的网状结构, 能够使个别断裂的配 位键有机会重新形成, 这种自修复的特性可以防止 涂层剥落。
自修复材料按机理可分为两大类: 一类主要是 通过加热等方式向体系提供能量, 使其发生结 晶 [ 5~ 6] 、在表面形成膜 [ 7 ~ 9 ] 或产生交联 [ 10~ 11] 等作用
实现修复; 另一类主要是通过在材料内部分散或复 合一些功能性物质来实现的, 这些功能性物质主要 是装有化学物质的纤维 [ 12~ 18] 或胶囊 [ 19] 。本文针对 金属基、聚合物基及陶瓷混凝土基复合材料三大类
材料在使用过程中不可避免地会产生局部损伤
和微裂纹, 并由此引发宏观裂缝而发生断裂, 影响材 料正常使用和缩短使用寿命 [ 3] 。裂纹的早期修复, 特别是自修复是一个现实而重要的问题。自修复的
核心是能量补给和物质补给、模仿生物体损伤愈合
的原理, 使复合材料对内部或者外部损伤能够进行 自修复自愈合, 从而消除隐患、增强材料的强度和延 长使用寿命。修复过程的物质补给由流体 ( 或流体 与固体粉末 )提供, 能量补给由化学作用完成 [ 4] 。
其他一些研究主要集中在材料内部分散或复合 一些功能性物质来实现。当材料受损伤时, 这些物 质发生某种变化 ( 主要是在高温下使金属表面形成 氧化膜, 通过氧化膜对裂纹发展起抑制作用 ), 实现 自组装 [ 12] 。
金属基复合材料由于金属基体特有的属性, 一 般都是采用能量补给的方式进行修复。比如高温保 温的方法可以对基体内部的缺陷进行修复, 严格地 说这并不是自修复的过程, 因为它需要外界因素的 作用才可以进行修复。 3 陶瓷混凝土基复合材料
! 1!
2 金属基复合材料 袁朝龙 [ 5~ 6] 等借鉴人体组织损伤愈合规律, 采
用拟生方法研究了孔隙性缺陷的自修复过程, 提出 了孔隙性缺陷自修复再结晶机理, 以及拟生方法研 究裂纹修复现象及规律。他们指出孔隙性缺陷修复 过程可分为三个阶段: 第一阶段为再结晶逐渐消除 裂纹孔隙; 第二阶段为原子迁移扩散消除自由面; 第 三阶段为再结晶完全消除瘢痕。在缺陷修复初期, 修复条件应有利于自由面上的组织进行再结晶, 以 快速消除孔隙。在修复后期, 应有利于晶粒长大, 以 快速消除修复后遗留的缺陷。瘢痕现象是由修复过 程中原孔隙处形成组织不同于基体 的细晶粒引起 的, 孔隙性裂纹修复过程中形成硬度和强度均高于 基体的瘢痕, 瘢痕处组织和成分均和基体不同, 但是 瘢痕形成过程中晶格结构和基体基本相同, 类似生 物体中的遗传效应; 另外, 瘢痕的消除需要较长的时 间, 只有瘢痕消除才意味着组织和强度均匀, 表征缺 陷完全修复。应该指出的是, 该自修复过程中所需 要的物质是通过原子迁移扩散获得的。他们还认为 可以采用一定的手段控制创伤愈合, 如借鉴最新细 胞堆积方法, 通过设计修复条件, 利用能量引导、控 制缺陷自由面上细晶粒形核和生长, 对缺陷修复速 度、方向和质量进行控制。
图 1 金属表面络合网格状高分子膜的 滴状冷凝表面模型示意图
F ig. 1 Schem atic draw ing of dropw ise condensa tion on m eta l surface coated by m ono laye r po lym e r netwo rk
由于位阻效应, 这 类高分子容易 铺展成片状。 涂覆在金属表面上时, 形成单分子层, 从而得到附加
杨红 [ 14~ 18 ] 等开展了在机敏结构中利用空心光 纤灌注胶液的方法进行复合材料损伤、断裂的自诊 断、自修复网络系统的研究。空心光纤由纤芯、包层 和涂敷层组成, 是一多层介质 结构的对称圆柱 体。 他们认为该体系可一方面利用空心光纤组成自诊断 传感器网络对复合材料的性能进行实时监测, 另一 方面利用光纤的空心处灌注胶液对机敏结构中的损 伤、断裂进行自修复, 此时可利用外部加压系统促使 胶液尽快地流人空心光纤中, 以利于胶液在材料内 的流动, 加快复合材料断裂修复的进程。
D ry等 [ 13受到外界压力, 材料内部应力改变, 产生裂纹, 黏结剂从空心纤维流向基质而固化, 以修 补瞬间产生的 裂纹。这一技 术被广泛地应 用在公 路、地基、桥墩等建筑物中。
在制造高温真空器件用的不锈钢中, 加入 B 和 N 元素, 在温度及压力控制下, B和 N会向表层扩散 并相互结 合形成一 层致密的 BN 高 温陶瓷保 护层 ( 图 2)。保护层是材料中 # 自生 ∃出来的, 成分和结 构与基底之间逐渐过渡, 所以结合非常牢固, 解决了 陶瓷涂层容易剥落的问题 [ 8] 。
由液芯纤维赋予自修复能力的聚合物材料的研 究一般包含以下几个部分: ( 1) 导致材料内部损伤 的因素, 如动力载荷; ( 2) 修复 ( 黏合 ) 剂释放的驱动 力, 如纤维的破裂; ( 3)空芯纤维; ( 4) 封入纤维内的 化学试剂, 包括单体或预聚物; ( 5) 修复剂的加工处 理及固化方法等。
赵晓鹏等 [ 4] 以水泥为基体, 加钢丝短纤维组成 复合材料, 同时嵌入玻璃空心纤维, 其内注入缩醛高 分子溶液, 分层浇注, 固化后浇水养护, 并进行弯曲 试验, 当基体出现裂纹即停止加载, 发现有部分纤维 管破裂, 修复剂流出, 经一段时间后, 裂口处可形成 重新粘合。他们发现, 影响混凝土材料修复过程及 效果的主要因素包括: ( 1) 纤维管与基体材料的性 能匹配性, 通常在基体出现裂纹时纤维管也要适时 破裂; ( 2) 纤维管的数量, 太少不能形成完全修复, 太多则可能对材料本身的宏观性能带来不良影响; ( 3) 修复剂的粘结强度, 它与修复后的强度与原始 强度的比值有很大关系。此外, 粘结质量、黏结剂的 渗透效果、管内压力等对自修复效果也产生重大影 响。 4 聚合物基复合材料