具有自修复功能的高分子系复合材料



具有自修复功能的高分子系复合材料

高分子系复合材料（FRP）具有优良的比强度、比刚度，期待在宇航、汽车等领域扩大其应用。但FRP中容易产生微小的内部损伤并聚集，以致引起突发损坏，因此对确保FRP安全性、可靠性的要求非常高。另一方面，FRP废弃物逐年增加，增加了环境负荷。在此背景下，国内外对能够长时间维持优良性能并可自修复内部损伤的FRP研究非常活跃。介绍了这方面的研究状况。

FRP的自修复主要靠使用修复剂使产生裂纹的表面重新粘接，有以下几种方法。

（1）使用中空纤维。这是一种使用灌入修复剂的中空纤维，并赋予热固化树脂以自修复性能的方法。但有人指出，因中空纤维的直径比普通纤维的大，可能成为破坏的起点，所以研究集中在高效率灌入大量修复剂和把对FRP强度的影响降到最低的方面。

Sujeet K Sah et al. SAE 2014-28-0025.

编译：李雪

刊名：金属（日）

刊期：2013年第12期

作者：真田和昭

编译：张英才

（2）使用微胶囊。这是使用内包有修复剂的微胶囊赋予热固化树脂以自修复性能的方法。目前仅明确了对层间剥离有较高的自修复效果。今后主要开发微胶囊在FRP中均匀分布的技术以及除层间剥离以外的损伤自修复技术。

（3）使用细管网络。前述两种方法都不能解决同一部位再次自修复的问题，因此研究了在材料内部构筑如人体血管的细管网络，从别处连续供给修复剂，对多次出现损伤进行自修复的方法。但还面临诸多问题需要解决。

（4）使用固体修复剂。这种方法是对损伤部位加热，熔融混在材料中的固体修复剂，待渗透到裂纹面后使修复剂再度固化，实现裂纹面的粘合。虽然已经提出多种修复剂并确认了其自修复效果，但FRP使用到机器上后损伤部位的检验及加热方法的开发还需解决。

（5）使用形状记忆合金。这是利用形状记忆合金产生使裂纹闭合的力，从而使损伤实现自修复的方法。为了达到裂纹闭合的目的，必须让合金记住适当的变形量，但其预测方法很困难。此外，为了发挥形状记忆的效果，加热方法的研究也很有必要。