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在许多生物和机械应用中,自亚博网站下载修复材料是一个梦想的概念,在这些应用中,由于磨损、老化相关的变化和微小缺陷造成的疲劳和机器或结构失效是对应用的安全和效率的持续威胁。
这些材料行为亚博网站下载有点像人体:它们感测失败,例如,在内部部件的极细的裂缝。然后,他们逮捕了裂缝的进一步延伸,同时修复它,一切无需外部干预。
因此,一个自修复材料是简要地描述的合成材料被检测,诊断或由人寻址自治地自我修复没有问题。许多材料产亚博网站下载生的微裂纹,其不可避免地导致微裂,作为多个物理化学过程的结果。自愈合材料协助解决这一问题亚博网站下载最关键的问题,在使用聚合物。
什么是自我修复材料的类型?亚博网站下载
最早的自愈合材料是由一种叫做聚合物的非常长的分子构成亚博网站下载的,它由一种叫做单体的重复单元组成,并与一种特定类型的嵌入粘合剂相结合。这就产生了许多其他类型的自愈材料,可分为四类:亚博网站下载
- 那些具有嵌入粘合剂或其他治疗剂
- 那些具有内部循环系统和流体类似于血
- 那些具有形状记忆
- 可逆的聚合物
嵌入式自我修复材料亚博网站下载
第一种也是最常见的自愈合材料包含结构上嵌入的微囊(微胶囊),其填充有粘合剂。亚博网站下载任何裂缝都会导致这些微胶囊破裂,同时释放出胶水来密封裂缝。
有时粘合剂刚填充裂缝并保持材料一起。另一种方法是使聚合物的组分本身,同时用液态单体填充所述胶囊,从而在断裂的情况下,聚合物本身是新形成修理部件。
这些材料具有亚博网站下载需要非常小的微囊,以避免结构弱点的缺点。其次,它们可以医治只有一次,最后一个部分会比原来的,这使得故障反复的可能性较大,但无法修复略弱。
血管材料亚博网站下载
这克服了嵌入自愈合材料的固有缺陷,以及嵌入微胶囊导致的结构弱点。亚博网站下载它们以人体血管系统为基础,当需要时将修复材料运送到所有损伤部位。亚博网站下载
各种各样的血管系统是可用的,有些有头发一样细的血管网络贯穿整个结构,并在压力下从水库引出。任何故障都会释放管道另一端的压力,从而使修复液被推到故障点。这可以处理比用微胶囊材料设想的裂缝大十倍的裂缝,但这也是一个较慢的过程。亚博网站下载这可能是材料面临快速裂缝扩展的潜在问题,但在大型结构,如桥梁或多层大厦亚博网站下载,通常面临几个月甚至几年的缓慢蠕变。
不同于基于微胶囊自愈合材料的纳米修复,血管复合材料在体内模仿宏观愈合。亚博网站下载另一优点是再填充愈合剂如贮存排空的能力,因此可能发生重复愈合。
形状记忆材料亚博网站下载
这些材料是从亚博网站下载合金制成的该返回到其原来的形状,即使他们是弯曲变形,典型地当暴露于热。光纤电缆,例如,可以通过结构嵌入在精细网络,携带能量的故障部位,导致材料快速回到形状和扭转失败。光或其他能量形式的自动到达故障部位,因为管的裂纹与故障,从而允许能量泄漏。
这些材料是亨亚博网站下载利·索达诺,标志性的材料工程师的心血结晶,并且也被称为自主自适应结构。
可逆聚合物
一些聚合物在其端部是极其化学活性的,如果它们发生裂纹,则反应性末端通过化学键合来最难重新加入。这是通过光或热量促进的,这将有效地阻止材料的损坏和修复。另一种重生机制是破碎件之间的静电吸引力。
热塑性材料是塑料,可以熔化并亚博网站下载制成新形式。这些可以在热量的影响下分解成它们的单体,使得一旦冷却原始聚合物将重新形成。例如,战斗机可以方便地密封在其机身上的弹孔而不是减压和崩溃!
自愈薄膜
许多自愈合材料适合仅用于薄膜应用,诸亚博网站下载如UV引发聚合可逆,这或者是因为引发剂需要具有访问,或者是因为该材料的机械强度低的划痕或失败。
沉积交替层硼化钒/氧化物玻璃形成的自愈高温玻璃薄膜涂层。另一种类型是其由聚电解质的层的薄水凝胶膜。虽然这些对机械创伤敏感,它们也容易秒内通过所述水凝胶与线性聚合物coulombically相互作用愈合。
甲自愈强拉伸的压力感测膜,可能潜在地导致人造皮肤的发展已经合成具有交替的压电和导电层,例如聚合物和多孔氧化石墨烯层的纳米级结构。
自我愈合薄膜的应用是什么?
自愈材料可以用于一个巨大的亚博网站下载类似建筑,桥梁,汽车配件,油漆,如果暴露在恶劣的天气条件或粗糙磨损,恢复到原来的状态涂料应用范围。航空航天应用,汽车零部件和能源生产是其他常见的应用程序。管道衬垫和生物置换是对这些材料中,包括关节假体的进一步的潜在应用中。亚博网站下载
然而,自愈薄膜是光学透明的,并且这些都成为更吸引人的,因为它们的能力来发射超过光的99%,甚至故障修复的10次循环之后。因此这些是非常有前途的在光学透明的装置的构造。另一种应用是在防雾具有高亲水性和吸湿性薄膜,除了在破碎边缘的通过丰富的羟基愈合任何划痕的形成。
另一种用途是制定上适合于保护农民对暴露在恶劣的化学品,如有机磷化合物农药,可通过皮肤吸收,或工厂工人保护自我修复涂层。制造的聚电解质层,这些可能还含有酶降解到达皮肤之前所遇到的具体毒素。当洗涤,暴露于水产生自愈任何缺陷,以保持涂层可重复使用的。
自愈式触摸屏传感器,现已加热时迅速治疗自己。热固性塑料,弹性体和基于微胶囊结构粉末涂料目前正在开发中。加载到高岭土纳米管的防腐蚀抑制剂已被证明是适合的自愈耐腐蚀涂料。
DNA被根据需要,一旦传感器端部示出了威胁已经反转尽快设想为在光介质上可使用的数据存储,而不是计算机磁带,与用作晶体管和智能植入以确保自愈分子级碳纳米管开始。
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