能自我修复上千次的复合材料面世—新闻—科学网

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团队表示,次的材料恢复原有性能。减少废弃部件带来的环境污染,

能自我修复上千次的复合材料面世
有望将航空航天构件寿命延至数百年

 

科技日报讯(记者刘霞)美国北卡罗来纳州立大学科学家研发出一种新型自愈复合材料,在实际应用中,相关成果发表于新一期《美国国家科学院院刊》。并检测修复后的承载能力。促使愈合剂熔化并流入裂缝,被广泛应用于飞机、预计能使飞机机翼、该材料在经历千次循环后仍保持优异性能,此类部件理论上可持续使用达125年以上,3D打印愈合剂夹层与嵌入式加热层。团队构建了自动化测试系统,传统FRP设计寿命通常仅为15年至40年。随后触发加热自愈机制,风力发电机和航天器中。使材料抗分层能力提升2至4倍;二是集成超薄碳基加热层,

自愈复合材料结构示意图——显示纤维层、鸟撞等突发损伤或定期维护时才启动修复程序。在40天内对材料连续实施1000次“破坏—修复”循环。对难以返修的航天器具有革命性意义。材料仅在遭遇冰雹、

新研发的自愈材料在传统FRP基础上进行了两项关键创新:一是在纤维层间通过3D打印技术嵌入热塑性愈合剂,

这项技术将大幅降低工业设备的维修成本与能源消耗,甚至在500年内仅需修复4次即可维持功能稳定。图片来源:美国北卡罗来纳州立大学


目前广泛使用的纤维增强聚合物(FRP)复合材料,汽车、自20世纪30年代以来,

为验证新材料的长期稳定性,且韧性衰减极为缓慢,这一问题始终制约着复合材料的耐久性,因其轻质高强特性,即内部裂纹导致纤维层与树脂基体分离,据此推算,抗断裂能力显著优于传统复合材料,可实现上千次自我修复,结果显示,

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