中国粉体网讯 自修复本来是生物的主要属性之一,人类将在没有外界因素作用下,材料自身对缺点自我辨识、管控与复原的能力叫做自修复。
高分子材料是一类凭借质量轻、耐磨性优良以及便于加工等特点深受重视的材料,但是其在制造过程中,材料内部会不可避免地出现一些微裂纹。这些微裂纹在以后的使用过程中会逐渐发展成裂缝,从而导致材料受损。如何让高分子材料自修复,已经成为高分子领域研究的焦点。
自修复高分子材料有什么好处?
方位相对固定,由裂纹引起聚合,目的性相对较强,效率高;
自行性,不需要个人采用感官对其进行观察,监测过程中人力资源耗损量有所降低;
延长材料的使用寿命;
降低材料运营期间的维修与养护成本;
在材料智能化发展方面发挥一定导向作用;
对环境友好,规避了外加添加剂对生态环境产生的负面影响。
自修复材料的分类
根据自修复类型,分为本征型自修复高分子材料和外援型自修复高分子材料。
1本征型自修复高分子材料
本征型自修复高分子材料是一类在外部力量或者外加能量作用时,高分子基体受到一定程度破坏后可以在没有外加能量与作用力的情况下做到自我愈合的材料。
本征型自修复高分子材料的修复机理
这种具有自修复特性的高分子材料既有较高的机械强度又有较长的使用寿命,如果用于建筑物的墙体材料,则可以简化建筑墙体材料的维修过程,降低建筑物的维护成本,并提高建筑物的安全性。
2外援型自修复高分子材料
外援型自修复高分子材料主要有微胶囊型和微脉管网络型两种,其中,微胶囊型自修复材料从上世纪90年代末开始受到越来越多的关注。外援型自修复材料的设计及制备主要考虑载有修复剂的微胶囊和微脉管是否影响基材的正常使用,并且在基材出现损伤时能否快速响应并使修复剂流出。
外援型自修复高分子材料可用于涂料、增韧增强复合材料、泡沫材料、陶瓷及金属等材料领域,是最具有工业化潜力的自修复类型。但受限于修复剂的补给,不能实现多次修复,对于修复剂微裂纹响应的有效性和稳定性还缺乏更多的研究支撑,而且由于外援型自修复修复剂与基材一般是不同体系的材料,对于修复剂与基材的相容性和修复后性能的持久性还有待研究。
自修复材料的市场前景
尽管目前自修复材料的水平还比较低,但是仍具有很大的市场吸引力。2015年自修复材料的销售额约为5000万美元,预计到2025年将达到27亿美元。
终端用户行业自修复材料的产值(以百万欧元计)
参考资料
●Lawrence Gasman.自修复材料市场发展趋势
●杨汉基.探究自修复高分子材料
●陈晓丹.自修复高分子材料近五年的研究进展
●牛丽红.自修复材料应用研究进展