研究团队表示,这种技术特别适用于严苛的自然环境下,包括海上风机的修复、飞机飞行过程中的修复,甚至是卫星在太空环境下的自我修复。
在特定条件下,复合材料能够展现出色的自愈能力,这一点长久以来已人所共知。但如此低温条件下还能保有这种能力,在世界范围内尚属首次。
自然界中,很多动物通过保持体温恒定来保证体内生物酶的活跃。与之类似,此次研发的这种复合材料,其内核温度也是恒定的。研究团队表示,该复合材料在微观结构上呈现出三维中空管道的形态,使得扮演愈合作用的化学药剂可以自由在管道中流动。同时,复合材料内部还埋入了多孔可渗透的介质,为结构内部提供热量,融解冰冻。
伯明翰大学博士研究生Yongjing Wang解释说:“三维中空管道和多孔可渗透介质二者缺一不可。没有后者,扮演自愈角色的化学剂在零下60摄氏度低温下会冻结,无法触发反应。没有前者,化学药剂不能顺利抵达受损处,便无法完成愈合。”
根据研究团队的实验结果,零下60摄氏度条件下,玻纤复合材料的自愈率达到100%。该技术亦可运用到其他种类的复合材料上去。
经过愈合的纤维增强复合材料,其层间性能(也就是层与层之间的结合作用)将得到提升,从而降低旧伤复发的几率。
Yongjing Wang补充说:“纤维复合材料之所以受到欢迎,是因为其轻质高强的性能满足了航空航天业的需求。但是其内部一旦出现细微的损伤,就可能带来灾难性的后果。这些细微的损伤不仅难以察觉,而且不易从外部实施修复,因为只能考虑内部自愈的方式。”