自修复材料PPT资料讲解.ppt

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1、外援型自修复聚合物材料14723571翟翠红目录方法分类微胶囊自修复技术其他自修复技术结论展望2区别：自修复体系是否需要外加修复剂。自修复聚合物材料外援型本征型本征型自修复：通过材料内部所特有的化学键或特征官能团的作用实现自修复功能。外援型自修复：是通过在材料体系内外加修复剂实现自修复功能。3外援型自修复方法1.微胶囊自修复2.空心纤维自修复3.纳米粒子自修复4.微脉管自修复5.碳纳米管自修复41.微胶囊自修复技术受到损伤产生微小的裂痕打开含有治愈剂的微胶囊治愈剂泄漏、填补了裂痕发生化学反应治愈剂固化裂痕填充51.微胶囊自修复技术微胶囊

2、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。6在Grubbs催化剂作用下DCPD发生的开环易位聚合反应1.1双环戊二烯自修复体系7微胶囊自修复过程示意图:(a)基体出现裂纹;(b)裂纹破坏微胶囊，修复剂释放到裂纹面;(c)修复剂在催化剂作用下发生交联反应，修复裂纹1.1双环戊二烯自修复体系8微胶囊的制备9内置催化剂微胶囊和相分离修复剂液滴的

3、复合材料的自修复概念示意图1.2乙烯基酯树脂自修复体系（二丁基二月酸锡）（聚硅氧烷）10PDMS与PDES在DBTL作用下发生的化学反应PDMSPDES11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。122.中空纤维自修复技术空心纤维

4、自修复聚合物材料示意图13中空纤维法自修复过程示意图143.纳米粒子自修复纳米粒子自修复机理: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。15Gupta等在300nm厚的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）膜顶层沉积了50nm厚度SiO2涂层，再将粒径3.8nm的CdSe/ZnS纳米粒子加入PMMA膜层内。其中纳米粒子通过聚乙烯氧化物处理可使其优先且均匀地分布PMMA和SiO2界面处。当SiO2脆性层产生裂纹时，纳米粒子向裂纹区域扩散，并使其附近的聚合物链发生延伸和

5、扩展，从而起到修复裂纹的作用。164.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c：纵横交叉的微脉管网络体系微脉管网络自修复聚合物材料微脉管排列方式示意图175.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。碳纳米管自

6、修复机理示意图18Liu等通过分子动力学模拟单壁碳纳米管内存贮苯乙炔修复剂，并将碳纳米管埋植在内含催化剂的环氧树脂基体中，模拟结果指出，修复剂苯乙炔可5ps内填充裂纹处。19展望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。20谢谢