自修复材料19315115徐硕课件.pptx

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1、自修复材料self-healingmaterials徐硕19315115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？目录CONTENTS简介方法分类微胶囊法其他方法应用前景？简介目录CONTENTS方法分类微胶囊法其他方法应用前景简介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。目录CONTENTS方法分类微胶囊法

2、其他方法应用前景简介目录CONTENTS方法分类微胶囊法其他方法应用前景简介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。目录CONTENTS简介方法分类微胶囊法其他方法应用前景方法分类目录CONTENTS简介微胶囊法其他方法应用前景方法分类微胶囊自修复纳米粒子自修复微脉管自修复碳纳米管自修复1234目录CONTENTS简介方法分类微胶囊法其他方法应用前景微胶囊法目录CONTENTS简介方法分类微胶囊法其他

3、方法应用前景来自“复写纸”的启发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。目录CONTENTS简介方法分类微胶囊法其他方法应用前景微胶囊体系：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。受损打开释放修复

4、目录CONTENTS简介方法分类微胶囊法其他方法应用前景目录CONTENTS简介方法分类微胶囊法其他方法应用前景双环戊二烯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。目录CONTENTS简介方法分类微胶囊法其他方法应用前景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

5、下迅速发生聚合反应，变成坚硬的固体——聚双环戊二烯。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。目录CONTENTS简介方法分类微胶囊法其他方法应用前景双环戊二烯缺点没有那么多的“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。目录CONTENTS简介方法分类微胶囊法其他方法应用前景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。

6、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。目录CONTENTS简介方法分类微胶囊法其他方法应用前景其他方法目录CONTENTS简介方法分类微胶囊法应用前景其他方法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。目录CONTENTS简介方法分类微胶囊法应用前景其他方法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

7、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c：纵横交叉的微脉管网络体系目录CONTENTS简介方法分类微胶囊法应用前景其他方法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。目录CONTENTS简介方法分类微胶囊