玻璃纖維及其他強化復合纖維材料輕質堅固,廣泛用于航空、汽車、航海、城市建筑和運動器材中。但由于它們是層狀結構,可能會出現層間分離,一旦發生了內部損傷很難檢測,也無法用傳統方法來修復。這是限制復合材料更廣泛應用的重要原因之一。
據物理學家組織網4月15日報道,美國伊利諾斯大學厄本那—香檳分校的貝克曼研究所自治材料系統(AMS)研究小組開發出一種新型自愈系統,就像生物組織中的脈管網絡,在其中充滿化學愈合液,能幫助強化纖維材料實現反復自動愈合。在解決長期風險問題、延長材料壽命和提高可靠性方面,這種自愈系統很有前景。相關論文發表在最近出版的《先進材料》雜志上。
該自愈系統是一種三維脈管網絡。研究人員用環保的高分子聚合物做“線”,對強化纖維材料進行“縫紉加工”,縫制出特殊紋理的三維花紋,就像生物組織中的脈管系統。而這種縫紉線是臨時性的,加工完成后通過加熱使其蒸發,只留下中空的脈管網絡。脈管由兩套隔離的脈管系統組成,分別充入不同的愈合劑,一種是環氧樹脂,另一種是硬化劑。
“發生斷裂時,本來隔離的微管道系統斷裂,里面的愈合劑就流出來進入纖維材料,如同血管破裂,兩種愈合劑在斷裂位置互相接觸,會形成高分子聚合物,就像一種結構性膠,把損傷區域連接在一起。我們進行了多次循環測試,基本上所有的斷裂都能100%成功愈合。”論文第一作者詹森·帕德里克說,“這種自愈方法的優點在于,我們不必再去探測材料結構,查找哪兒有了損傷,并且人工去修復它。”
“這是首次在強化復合纖維中演示反復循環的自動愈合。”論文通訊作者之一、航空工程教授斯科特·懷特說,“以往在高聚材料中也曾演示過自動愈合,但那是不同的技術,無法用在強化纖維復合材料中。我們開發的脈管技術彌補了中間缺失的一環。”
論文通訊作者之一、材料科學與工程教授南希·索托斯還指出:“把這種脈管系統和通常制造高分子聚合材料的工藝流程無縫整合在一起,在商業應用上也很有前景。”
自然界中,生物離子通道能夠精準篩分離子。這激發了研究人員構筑仿生離子篩分材料的靈感。這些材料可以分離一種陽離子跟其他陽離子,也能夠將一種陰離子跟其他陰離子分開,廣泛應用于化工和環境領域。用于分離陽離子......
記者從南京航空航天大學獲悉,該校李偉偉教授與清華大學南策文院士等共同研制出一種新型介電儲能材料,其能量密度是主流商用介電儲能材料的數十至數百倍,有望成為下一代高功率脈沖技術的核心器件。國際頂級學術期刊......
金屬材料在長期使用過程中產生的疲勞失效是威脅重大工程安全的隱形殺手。經過多年攻關,我國科學家日前破解了這一難題,成功讓金屬材料在保持高強度、高塑性的同時,還大幅提升了抗疲勞能力。這一成果北京時間4日凌......
有多種成本低且儲量豐富的材料,可利用濕度變化,直接從空氣中捕碳。圖片來源:美國西北大學美國西北大學科學家開展的一項最新研究表明,有多種成本低且儲量豐富的材料,可利用濕度變化,直接從空氣中捕碳。他們稱之......
金屬是重要的基礎材料,廣泛應用于建筑、能源、交通等領域。但當金屬受到非對稱的循環外力時,會產生塑性變形,塑性變形逐漸累積就會形成“棘輪損傷”。這種損傷會導致金屬突然斷裂,嚴重威脅工程安全。為了攻克這一......
圖(a,b)高熱穩定性熱電器件的原子級界面設計,(c)全鎂基器件在不同溫差下的轉換效率與現有器件的對比,(d)全鎂基熱電模塊的熱循環可靠性評估在國家自然科學基金項目(批準號:U23A20685、521......
在金屬材料的世界里,有一個“不可能三角”規律,即:金屬的強度、塑性、穩定性,這三者不可兼得,此消彼長。我國科學家經過多年研究,提出了一種全新的結構設計思路,成功讓金屬材料在保持強度和塑性的同時,大幅提......
3月29日,2025中關村論壇年會平行論壇——“企業發現與發明論壇”在北京召開。這是該論壇連續第三年舉辦,此次以“強科學發現之源、筑材料發明之基”為主題,邀請全球科學家、企業家和專家學者,圍繞具有戰略......
為深入貫徹落實習近平總書記關于“加強基礎研究,夯實科技自立自強根基”的重要論述,進一步推動民營企業加大基礎研究投入,助力關鍵核心技術突破,2月28日,寧波市科技局會同國家自然科學基金委員會計劃與政策局......
關于2024年重慶市中小企業技術研發中心擬認定和復核結果的公示根據《重慶市中小企業技術研發中心認定管理辦法》有關規定,市經濟信息委開展了2024年重慶市中小企業技術研發中心認定和復核工作,經相關工作程......