瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院開發(fā)出新型自修復(fù)復(fù)合材料，可輕易修復(fù)受損結(jié)構(gòu)

法國JEC復(fù)合材料集團(tuán)網(wǎng)站2019年3月11日?qǐng)?bào)道稱，來自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）先進(jìn)復(fù)合材料工藝實(shí)驗(yàn)室的研究人員，*近開發(fā)出一種材料，可在結(jié)構(gòu)受到損傷后輕易實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)。這種*復(fù)合材料或?qū)⒃诤娇蘸教祜w行器、風(fēng)力渦輪機(jī)、汽車及各類運(yùn)動(dòng)裝備中取得應(yīng)用。

當(dāng)風(fēng)電渦輪葉片或飛機(jī)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(jìn)行結(jié)構(gòu)修補(bǔ)。但是更換零部件價(jià)格昂貴，而利用樹脂進(jìn)行修復(fù)又會(huì)使結(jié)構(gòu)增重并一定程度上改變性能。

EPFL的先進(jìn)復(fù)合材料工藝實(shí)驗(yàn)室（LPAC）在自修復(fù)復(fù)合材料領(lǐng)域，已經(jīng)從事了長(zhǎng)達(dá)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(fù)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的裂紋或裂縫。

這項(xiàng)全新的技術(shù)是利用了在復(fù)合材料中加入的自修復(fù)劑。當(dāng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)受損后，只需要簡(jiǎn)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(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)快速修復(fù)樹脂中出現(xiàn)的裂縫。局部的加熱過程激活了復(fù)合材料內(nèi)部修復(fù)劑，受損部位實(shí)現(xiàn)迅速愈合，并且不會(huì)改變結(jié)構(gòu)原有性能，損傷愈合率達(dá)到100%。這種全新問世的技術(shù)可在各類復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中應(yīng)用，使用后的效果可使得原有結(jié)構(gòu)壽命延長(zhǎng)至少3倍。修復(fù)后的材料基本性能與傳統(tǒng)的復(fù)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(shí)現(xiàn)在多次受損后的自修復(fù)。更為重要的是，這項(xiàng)技術(shù)與主流復(fù)合材料制造工藝兼容，因此不需要對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行重組。

值得注意的是，這項(xiàng)技術(shù)的使用條件仍然受到一些限制——如果復(fù)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(fù)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(shí)現(xiàn)自修復(fù)的自愈系統(tǒng)在大多數(shù)情況下仍然奏效。

這項(xiàng)技術(shù)預(yù)計(jì)對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)和儲(chǔ)能罐來說尤其受用。研究人員表示，到2020年，僅僅是維護(hù)全世界范圍內(nèi)的現(xiàn)有的風(fēng)力渦輪機(jī)就需要花費(fèi)約130億瑞士法郎。這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)有望大大降低維護(hù)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(yùn)動(dòng)裝備等軍民用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中獲得潛在應(yīng)用。

此外，為了推廣這項(xiàng)技術(shù)在航空航天領(lǐng)域中應(yīng)用，研究人員使用玻璃纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料制造了應(yīng)用于航天器中的零部件，并展示了其愈合過程中的工作原理。該零部件將于2019年3月12日-14日在巴黎舉行的JEC復(fù)合材料展覽中進(jìn)行展出。

EPFL先進(jìn)復(fù)合材料工藝實(shí)驗(yàn)室的研究人員目前正建立一家名為CompPair的自修復(fù)復(fù)合材料初創(chuàng)公司，以便進(jìn)一步發(fā)展并向市場(chǎng)推廣這種新材料。

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