新型复合材料，解决自愈材料两大难题

2022-11-22 14:29:47 作者：材料PLUS 来源：材料PLUS 分享至：

据外媒报道，北卡罗来纳州立大学（North Carolina State University）工程研究人员开发出新的自我修复复合材料，可以让结构在不被拆除的情况下自行修复，因此设备无需停止使用。

编织碳纤维增强材料上的 3D 打印热塑性塑料

此外，该最新技术还可解决自愈材料的两个长期挑战，并可以显著延长风力涡轮机叶片和飞机机翼等结构部件的使用寿命。

该研究论文的通讯作者、北卡罗来纳州立大学土木、建筑和环境工程助理教授表示：“研究人员已经开发了各种自愈合材料，但之前的自愈合复合材料策略面临着两个实际挑战。”

首先自愈材料通常需要停止使用才能愈合。例如，有些材料需要在烤箱中加热，但这对于大型组件或在使用给定部件时无法做到。

其次，自愈只发生在有限的时间内。例如，这种材料可能能够愈合几次，但之后的自我修复特性会显著降低。

我们开发出新方法以应对上述挑战，同时保留结构纤维复合材料的强度和其他性能特征。

在实际操作中，这意味着用户可以在很长一段时间内依赖一个给定的结构部件，如风力涡轮机叶片，而不必担心故障。打印的热塑性塑料还提高了高达500%的固有抗断裂能力。

研究人员表示：“这些复合材料延长寿命后更具可持续性。结构复合材料的应用范围很广，除了风力涡轮机叶片，还有飞机机翼、卫星、汽车部件和体育用品等等。

新型自修复纤维增强复合材料的工作原理

层压复合材料由纤维增强层制成，例如将玻璃和碳纤维粘合在一起。当将这些层粘合在一起的“胶水”开始从增强材料上剥离或分层时，通常会发生损坏。

研究小组通过在增强材料上3D打印热塑性愈合剂图案来解决这个问题。研究人员还在复合材料中嵌入了薄“加热器”层。当施加电流时，加热器层升温，从而熔化愈合剂，而该愈合剂会流入复合材料内的裂缝或微裂缝中并对其进行修复。

研究人员表示：“我们发现这个过程可以重复至少100次，同时保持自我修复的有效性，目前为止，我们并不知道重复的上限是多少，如果有的话。”

打印的热塑性塑料还提高了高达500%的固有抗断裂能力，这意味着它首先需要更多的能量来引起分层。此外，愈合剂和加热层都是由现成的材料制成的，而且相对便宜。

新技术还有另一个优势。如果将这种内部加热元件集成到飞机机翼中，航空公司就可以在飞机停留在地面时停止使用化学剂来清除机翼上的冰，也可以在飞行中除冰。

研究人员表示：“虽然使用该技术制造复合材料成本较高，但通过显著延长材料的使用寿命可以抵消这一成本。”

“我们已经证明了这种多功能技术是有效的，”研究人员说，“我们现在正在寻找政府和行业合作伙伴，帮助我们定制这些基于聚合物的复合材料，以用于特定的应用。”

免责声明：本网站所转载的文字、图片与视频资料版权归原创作者所有，如果涉及侵权，请第一时间联系本网删除。

四川大学复合材料顶刊：新方法！制备具有各向异性取向和高

上海交通大学镁合金顶刊：搅拌铸造颗粒增强Mg-Li-Al基复

两篇《Acta》！界面诱导析出调控，突破铝基复合材料强塑性

C919大飞机年底将交付！哪些复合材料助力C919腾飞

七校联合发表金属顶刊《Acta》：突破铝基复合材料的强度

上海交大镁合金顶刊：新型高强、高弹性模量颗粒增强Mg-L

碳纤维复合材料在火箭导弹中的应用

重磅顶刊综述IF48.165 ：多功能金属基纳米复合材料的最

复合材料顶刊：柔性冲击防护材料的研究获重要进展！

上海交通大学《Nature》子刊：新策略！制备超强、高延展性

官方微信

《腐蚀与防护网电子期刊》征订启事

投稿联系：编辑部
电话：010-62316606-806
邮箱：fsfhzy666@163.com
腐蚀与防护网官方QQ群：140808414

文章推荐

英北海油气管道因腐蚀泄露业内危机感加...

防治船舶锚链锈蚀损坏简便易用方法...

腐蚀环境对暖气片性能的影响...

防腐蚀材料多数易燃易爆注意远离明火...

点击排行

PPT新闻

“海洋金属”——钛合金在舰船的

点击数：8219

腐蚀与“海上丝绸之路”

点击数：6540

免责声明：本网站所转载的文字、图片与视频资料版权归原创作者所有，如果涉及侵权，请第一时间联系本网删除。

《腐蚀与防护网电子期刊》征订启事

35651

8663

7326

6949

6520

5998

5918

5652

“海洋金属”——钛合金在舰船的

腐蚀与“海上丝绸之路”