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开发可在非常低的温度下自愈的复合材料:科学家们已经开发出一种方法,可以使飞机和卫星上常用的材料在远低于冰点的温度下自愈裂
2021年05月11日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

科学家们已经开发出一种方法,可以使飞机和卫星上常用的材料在远低于冰点的温度下自愈裂。


该论文发表在《皇家学会开放科学》(Royal Society Open Science)上,是第一篇表明自愈材料可以在极低的温度(-60°C)下操作的论文。


由英国伯明翰大学和哈尔滨工业大学(中国)领导的研究小组指出,该研究小组可以应用于维修或更换有挑战性的情况下使用的纤维增强材料,例如海上风力涡轮机,甚至是“不可能”,例如飞行中的飞机和卫星中国化工网okmart.com


自修复复合材料能够在需要修复时自动恢复其性能。在有利的条件下,复合材料具有令人印象深刻的愈合效率。确实,先前的研究工作已使治愈效率超过100%,这表明已修复材料的功能或性能可能比损伤前更好。


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但是,直到本文发表之前,在极低的温度等不利条件下,人们都认为愈合还不够。


与自然界中的某些动物如何保持恒定的体温以保持酶的活性类似,这种新的结构复合材料可以保持其核心温度。


为了传递和释放愈合剂的目的,将三维空心容器和多孔导电元件(用于在需要时提供内部加热和除霜)嵌入复合材料中。


伯明翰大学的博士生王永静解释说:“这两种元素都是必不可少的。没有加热元素,液体将在-60°C冻结,并且无法引发化学反应。没有血管,愈合液体不能自动输送到裂缝。”


在玻璃纤维增强的层压板中,在-60°C的温度下可获得超过100%的修复效率,但该技术可应用于大多数自修复复合材料。


使用泡沫铜片或碳纳米管片作为导电层进行测试。两者中的后者能够更有效地自我修复,断裂能平均恢复107.7%,峰值负荷平均恢复96.22%。


因此,经过修复的纤维增强复合材料或主体材料将具有更高的层间性能,即层之间的粘合质量。这些特性越高,将来发生裂缝的可能性就越小。


王先生补充说:“纤维增强复合材料因其既坚固又轻巧而广受欢迎,是飞机或卫星的理想选择,但是内部微裂纹的风险可能导致灾难性的破坏。这些裂纹不仅难以发现,而且还难以发现。进行修复,因此需要自我修复的能力。”


该小组现在将寻求通过使用更高级的加热层来消除加热元件对峰值负载的负面影响。然而,他们的最终目标是为更多复合材料开发新的愈合机制,无论在任何情况下断层的大小如何,这种复合材料都可以有效地恢复。


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