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20世纪80年代中期开始,人们希望找到智能材料体系集感知、驱动、信息处理于一体的材料。21世纪纺织科技新发展,已能制取“机敏”、“灵巧”、“智能”纤维材料,用来生产智能纺织品;或者以常规织物为“平台”,加入各种各样的新化工原料,生产出智能纺织品。智能纤维的构思来源于仿生学,一般从仿生学、分子设计、复合技术三方面达到自修复、自调整、自诊断、自适应、自恢复等功能。r
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其中,具有自修复功能的聚合物基复合材料是近几年学术界研究的热点,目前,对这一领域的开发与研究已成为科学界高度关注的热点。作为一种新型的智能材料,自修复聚合物基复合材料是模仿生物体损伤自愈合的机理对材料加工或使用过程中肉眼难以发现的微观裂纹进行自修复。r
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聚合物基复合材料自修复方法主要有本征型自修复和外援型自修复。两者的区别在于自修复体系是否需要外加修复剂。外援型自修复通过在材料体系内外加修复剂实现自修复功能,本文重点对外援型自修复材料进行介绍。r
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中空纤维自修复材料r
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中空纤维自修复方法的修复机理是将中空纤维埋植在基体材料中,空心纤维内装有修复剂流体,材料发生破坏时通过释放空心纤维内的修复剂流体粘接裂纹处实现损伤区域自修复。r
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中空纤维自修复过程r
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该方法最早应用于纤维增强混凝土材料中,近些年来许多研究学者将其应用于聚合物基复合材料的自修复领域。中空纤维的直径一般在40~200μm,依据纤维内部修复剂类型可分为3种类型:中空心纤维内装有单组分修复剂,该组分可在空气等作用下不需固化剂便可实现自修复;修复剂及固化剂分别注入不同空心纤维内,自修复过程需要修复剂与固化剂接触才能实现;修复剂注入空心纤维内,固化剂以微胶囊形式分散在基体材料中,同样也需要两者接触实现自修复功能。r
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中空纤维内修复剂种类r
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纳米粒子自修复材料r
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纳米粒子自修复机理为: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。r
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纳米粒子自修复机理r
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微胶囊自修复材料r
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微胶囊自修复聚合物材料于2001年首次提出的,在之后的十几年中成为科研学者们的研究热点,并已成为目前最主要的自修复方法之一。其自修复机理为:将内含修复剂的微胶囊埋入聚合物基体材料中,同时在基体中预埋催化剂(也可将催化剂微胶囊化后埋入基体材料中),材料产生裂纹后,裂纹的扩展导致微胶囊破裂,释放r