自修复材料19315115徐硕

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CONTENTS 简介 方法分类 微胶囊法 其他方法 应用前景
方法分类
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纳米粒子自修复
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微胶囊自修复
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微脉管自修复 碳纳米管自修复
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微胶囊法
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来自“复写纸”的启发
未来发展趋势主要为： ①优化和开发新的自修复体系，提高修复效
率和自修复循环次数；
②自修复功能的实现不影响基体材料性能；
③自修复同时具有自诊断功能，使自修复聚
合物材料实现真正意义上的仿生材料；
④从实验室研究走向工程应用。
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自修复材料
se l f- h e al i n g m ate r i al s
19315115 徐硕
在生活中，我们离不开各种材料的帮助。塑料、 橡胶、混凝土、金属……各种各样的材料构筑了 今日世界的样子。随着日常的使用，材料总会逐 渐破损乃至毁坏，而对其修补更是费时费力。那 么，我们能否制造出可以自行修复的材料呢？
实验表明，这种特殊 的塑料在受损后，其 机械性能可以恢复到 初始值的70% 左右。
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双环戊二烯
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缺点
没有那么多的“胶水”。
如果微囊加得太多，环氧树 脂的机械性能反而会下降。
当裂缝第一次出现在环氧树 脂内部时，裂缝发生处的微 囊会被消耗掉以修补裂缝。
03 碳纳米管自修复 碳纳米管作为材料自修复体系，其修复机理如图所示， 将埋植在基体材料内的碳纳米管充当容器，在其内部储 存修复剂分子，当材料产生裂纹时碳纳米管破裂，修复 剂释放出来后吸附在裂纹处或在裂纹处发生化学反应粘 接裂纹实现自修复功能。
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无碳复写纸背面的染料并不是直接涂在纸上，而是 被聚合物包裹起来，形成直径在几微米到几十微米之 间的小球，这样的小球称为微囊。 微囊的聚合物外壳能够对包裹其中的物质提供一定 程度的保护。但如果稍微用力，这层外壳就会破裂， 封闭在其内部的物质便会释放出来。
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双环戊二烯 芯材的选择上应该满足以下条件： ①具有较低的黏度和良好的流动性，在微胶囊 破裂后可以快速地填充裂缝； ②不能溶解壁材； ③具有良好的室温固化性，可以在裂缝处实现 快速的室温固化； ④ 固化时体积收缩率要小。 壁材则应该满足： ①具有一定的强度但又不能硬度太大 ②不能被涂料中的溶剂所溶解； ③要与涂料中的基体树脂具有良好的附着力； ④要有良好的封闭性，保证芯材不渗透、不扩 散。
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简介
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图片放置
自我修复材料是一种在物体受损 时能够进行自我修复的新型材料。 这种材料被注入到塑料聚合物内， 当物体开裂时，注入的材料会释 放出来，对受损的物体表面进行 自动修复。
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双环戊二烯
双环戊二烯在温度略高于室温时是可以自由流动的液体（熔点33℃）， 然而一旦遇到格拉布催化剂，就会在后者催化下迅速发生聚合反应， 变成坚硬的固体——聚双环戊二烯。
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因为范德华力只有当2个分子距离足够近时才会起作用。 当我们把塑料拼在一起时，看上去裂缝两边的材料已 经相当靠近，但如果用显微镜观察，就会发现边缘的 聚合物分子实际上还离得很远。同时塑料又处于固态， 裂缝两边的分子无法主动改变位置来彼此接近。
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受 损
打 开
释 放 修 复
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双环戊二烯 2001年，来自美国伊利诺伊大学厄巴纳·尚佩恩 分校的研究人员在实验室里制备了一批特殊的环 氧树脂样品。 普通的环氧树脂的制备通常是将室温下均为液态 的环氧树脂预聚物和固化剂混合，让二者发生化 学反应变成坚硬的固体。 而此次研究人员还添加了另外两样原料：一种包 裹了双环戊二烯的微囊以及另一种名为格拉布催 化剂的化合物。
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微胶囊体系： 在高分子材料中，加入由裂纹控制释放的微胶囊 型修复试剂，胶囊内的修复试剂与内置的催化剂 接触时发生聚合，修复断裂面。 微胶囊的制备方法有化学法、相分离法和物理法。 化学法是通过单体小分子发生聚合反应成膜包覆 在芯材表面形成微胶囊，是常用的制备方法。
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应用前景ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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建筑建材 生物医疗
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钢筋、混凝土、 装修材料
人造器官、自修复
义肢、整形材料
航天军事
电子器械
飞行器外壳、飞行 器涂层、航海设备
电子屏幕、精密器 件等
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02 微脉管自修复 微脉管网络自修复体系通过模拟生物体组织自愈合原理， 通过在材料内部埋入具有三维网状结构的微脉管，可实 现修复剂的持续补充，因此可实现材料损伤的多次修复。 b：双组分微脉管网络体系 络体系 c：纵横交叉的微脉管网
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其他方法
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01 纳米粒子自修复 当材料产生裂纹时，纳米粒子向裂纹区域扩散（纳米粒 子尺寸越小扩散效果越好），扩散后的纳米粒子相将裂 纹处填充从而起到修复的作用。