具有自修復功能的高分子系復合材料

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具有自修復功能的高分子系復合材料

高分子系復合材料（FRP）具有優良的比強度、比剛度，期待在宇航、汽車等領域擴大其應用。但FRP中容易產生微小的內部損傷并聚集，以致引起突發損壞，因此對確保FRP安全性、可靠性的要求非常高。另一方面，FRP廢棄物逐年增加，增加了環境負荷。在此背景下，國內外對能夠長時間維持優良性能并可自修復內部損傷的FRP研究非常活躍。介紹了這方面的研究狀況。

FRP的自修復主要靠使用修復劑使產生裂紋的表面重新粘接，有以下幾種方法。

（1）使用中空纖維。這是一種使用灌入修復劑的中空纖維，并賦予熱固化樹脂以自修復性能的方法。但有人指出，因中空纖維的直徑比普通纖維的大，可能成為破壞的起點，所以研究集中在高效率灌入大量修復劑和把對FRP強度的影響降到最低的方面。

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

編譯：李雪

刊名：金屬（日）

刊期：2013年第12期

作者：真田和昭

編譯：張英才

（2）使用微膠囊。這是使用內包有修復劑的微膠囊賦予熱固化樹脂以自修復性能的方法。目前僅明確了對層間剝離有較高的自修復效果。今后主要開發微膠囊在FRP中均勻分布的技術以及除層間剝離以外的損傷自修復技術。

（3）使用細管網絡。前述兩種方法都不能解決同一部位再次自修復的問題，因此研究了在材料內部構筑如人體血管的細管網絡，從別處連續供給修復劑，對多次出現損傷進行自修復的方法。但還面臨諸多問題需要解決。

（4）使用固體修復劑。這種方法是對損傷部位加熱，熔融混在材料中的固體修復劑，待滲透到裂紋面后使修復劑再度固化，實現裂紋面的粘合。雖然已經提出多種修復劑并確認了其自修復效果，但FRP使用到機器上后損傷部位的檢驗及加熱方法的開發還需解決。

（5）使用形狀記憶合金。這是利用形狀記憶合金產生使裂紋閉合的力，從而使損傷實現自修復的方法。為了達到裂紋閉合的目的，必須讓合金記住適當的變形量，但其預測方法很困難。此外，為了發揮形狀記憶的效果，加熱方法的研究也很有必要。