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科研人員開發(fā)出新型自修復復合材料

2019-06-06 15:17:53 作者：本網(wǎng)整理來源：空天防務觀察分享至：

法國JEC復合材料集團網(wǎng)站2019年3月11日報道稱，來自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院（EPFL）先進復合材料工藝實驗室的研究人員，最近開發(fā)出一種材料，可在結(jié)構(gòu)受到損傷后輕易實現(xiàn)自我修復。這種尖端復合材料或?qū)⒃诤娇蘸教祜w行器、風力渦輪機、汽車及各類運動裝備中取得應用。

當風電渦輪葉片或飛機被不明飛行物或碎片等重物擊中后，受損的零部件必須接手整件的更換或利用樹脂進行結(jié)構(gòu)修補。但是更換零部件價格昂貴，而利用樹脂進行修復又會使結(jié)構(gòu)增重并一定程度上改變性能。

EPFL的先進復合材料工藝實驗室（LPAC）在自修復復合材料領(lǐng)域，已經(jīng)從事了長達12年的深入研究。為了解決上述問題，EPFL的研究人員采用了一種全新的專利技術(shù)，找到了一種快速容易的方法，修復復合材料結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的裂紋或裂縫。

新型自修復材料具有優(yōu)異的修復特性（瑞士CompPair公司圖片）

這項全新的技術(shù)是利用了在復合材料中加入的自修復劑。當復合材料結(jié)構(gòu)受損后，只需要簡單的利用便攜式熱空氣噴槍等裝備，將受損部位材料加熱至150℃，即可在短短的60秒的時間內(nèi)，實現(xiàn)快速修復樹脂中出現(xiàn)的裂縫。局部的加熱過程激活了復合材料內(nèi)部修復劑，受損部位實現(xiàn)迅速愈合，并且不會改變結(jié)構(gòu)原有性能，損傷愈合率達到100%。這種全新問世的技術(shù)可在各類復合材料結(jié)構(gòu)中應用，使用后的效果可使得原有結(jié)構(gòu)壽命延長至少3倍。修復后的材料基本性能與傳統(tǒng)的復合材料相同，而抗裂能力可提高到原有結(jié)構(gòu)的1.3倍。不僅如此，理論上這種材料可以實現(xiàn)在多次受損后的自修復。更為重要的是，這項技術(shù)與主流復合材料制造工藝兼容，因此不需要對生產(chǎn)設(shè)備進行重組。

值得注意的是，這項技術(shù)的使用條件仍然受到一些限制——如果復合材料結(jié)構(gòu)受到的損傷造成了內(nèi)部纖維的破壞，材料將無法愈合。但由于復合材料結(jié)構(gòu)的損傷往往首先從樹脂的破裂開始，因此這種利用外部熱量實現(xiàn)自修復的自愈系統(tǒng)在大多數(shù)情況下仍然奏效。

這項技術(shù)預計對于風力渦輪機和儲能罐來說尤其受用。研究人員表示，到2020年，僅僅是維護全世界范圍內(nèi)的現(xiàn)有的風力渦輪機就需要花費約130億瑞士法郎。這項技術(shù)的出現(xiàn)有望大大降低維護成本。此外，該技術(shù)還可以在航空航天飛行器、艦船、火車、汽車、建筑、運動裝備等軍民用復合材料結(jié)構(gòu)中獲得潛在應用。