2025年高考美科學(xué)家研制成功“自愈”材料
來源：網(wǎng)絡(luò)整理 2024-11-18 17:13:18
美國伊利諾伊大學(xué)航空工程學(xué)教授斯科特·懷特研制成功了迄今為止第一種具備自我修復(fù)、或稱“自愈”能力的新材料，可望解決復(fù)合材料出現(xiàn)細(xì)微裂紋、在航空航天應(yīng)用場(chǎng)合構(gòu)成安全隱患的問題。
復(fù)合材料由玻璃纖維、碳或其它材料與樹脂混合而成，現(xiàn)在已被廣泛應(yīng)用于從網(wǎng)球拍到飛機(jī)和宇宙飛船等各種場(chǎng)合。復(fù)合材料所遭受的損傷往往從細(xì)徽的裂紋開始，隨著裂紋的逐漸擴(kuò)大而強(qiáng)度減弱、直至斷裂。
這是一個(gè)技術(shù)難題，但科學(xué)家卻采用了一種看似簡(jiǎn)單的方法：在復(fù)合材料中添加一種內(nèi)部含有膠水的細(xì)水膠囊。膠囊的厚度只相當(dāng)于一根人的頭發(fā)絲的粗細(xì)，而添加方式則是把膠囊噴灑到目前仍然處于實(shí)驗(yàn)階段的一種新型玻璃纖維復(fù)合材料上。
當(dāng)材料表面出現(xiàn)細(xì)微裂紋時(shí)，這些膠囊就會(huì)破裂，沿著裂紋的走向釋放出膠水，彌合這些裂紋。48個(gè)小時(shí)后，在出現(xiàn)裂紋的受損部位，材料強(qiáng)度可以恢復(fù)到原先的75％。
但參與這項(xiàng)研究的科學(xué)家們同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在高溫環(huán)境下，膠水的定型固化作用會(huì)受到阻礙，“自愈”過程會(huì)由于消耗的時(shí)間過于漫長(zhǎng)而無法適用于許多應(yīng)用場(chǎng)合。部分因?yàn)檫@一原因，科學(xué)家表示，這種新型復(fù)合材料投入商業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用的時(shí)機(jī)目前尚不成熟。
不過，懷特透露說，“自愈”材料投入實(shí)際應(yīng)用的首選目標(biāo)是宇宙飛船、人造關(guān)節(jié)和橋梁支架之類制作材料一旦出現(xiàn)問題維修人員難以或根本無法接近的場(chǎng)合。此外，科學(xué)家正在探索中的另一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)合是計(jì)算機(jī)印刷電路板，以解決這類通常是由多層板基材料壓制在一起的電路板在生產(chǎn)過程中因?yàn)槌霈F(xiàn)細(xì)微裂紋而只能報(bào)廢的問題。
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