日本科學(xué)家研究出具備自我修復(fù)功能的新材料
2016-04-21 來(lái)源:中國(guó)聚合物網(wǎng)
據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》4月20日?qǐng)?bào)道,日本的大學(xué)和企業(yè)正在研究具備自我修復(fù)功能的新型材料,當(dāng)出現(xiàn)裂痕和瑕疵后,該材料依然能夠保持強(qiáng)度。具體來(lái)說(shuō),飛機(jī)引擎使用的高強(qiáng)度陶瓷、汽車(chē)車(chē)架使用的碳纖維復(fù)合材料(CFRP)以及電線(xiàn)等材料將具有自我修復(fù)功能。該高性能材料的耐用性得到提高,維護(hù)費(fèi)用將降低,其用途將進(jìn)一步擴(kuò)大,有望誕生新的市場(chǎng)。
日本在碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域擁有壓倒性的市場(chǎng)份額,在高性能材料領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢(shì)。新材料和金屬具備自我修復(fù)功能后,將促進(jìn)高性能材料在高溫高壓等嚴(yán)苛環(huán)境以及修理困難場(chǎng)所的利用,提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
橫濱國(guó)立大學(xué)副教授中尾航團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了10分鐘自我修復(fù)裂痕的飛機(jī)引擎用高強(qiáng)度陶瓷。當(dāng)材料表面出現(xiàn)裂痕后,高溫空氣將進(jìn)入并融化陶瓷纖維中的自我修復(fù)材料碳化硅,裂痕將被彌合硬化,阻止材料斷裂。
目前的飛機(jī)引擎多為鎳合金材料,如果換成質(zhì)量更輕的陶瓷材料將降低約15%燃耗。陶瓷材料具備引擎所需的耐高溫高壓性能,但存在比金屬更容易出現(xiàn)裂痕的問(wèn)題。
今后,研究團(tuán)隊(duì)將與日本國(guó)內(nèi)的飛機(jī)零部件廠(chǎng)商共同試制陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī),計(jì)劃于2025年左右實(shí)施燃燒試驗(yàn),力爭(zhēng)推向?qū)嵱没?br /> 富山縣立大學(xué)副教授真田和昭的研究團(tuán)隊(duì)也與日精技術(shù)(Nissei Technica)共同開(kāi)發(fā)出了具備自我修復(fù)功能的碳纖維復(fù)合材料。
在碳纖維之間混入裝有粘著劑的膠囊,出現(xiàn)裂縫后,膠囊斷開(kāi),粘著劑流出完成修復(fù)。10天后將完全凝固,可恢復(fù)到原來(lái)的強(qiáng)度。預(yù)計(jì)將用于汽車(chē)和飛機(jī)的構(gòu)造材料、以及人造衛(wèi)星構(gòu)件等方面。
早稻田大學(xué)副教授巖瀨英治等人開(kāi)發(fā)出了斷線(xiàn)后自我修復(fù)的電路。電線(xiàn)表面涂有含黃金納米粒子的溶液,電線(xiàn)斷開(kāi)后,黃金粒子被引入斷開(kāi)部位,填埋縫隙。在實(shí)驗(yàn)中成功修復(fù)了4微米寬的裂縫。
該材料可用于地板之下等不便維修場(chǎng)所的電線(xiàn),還可在彎折和振動(dòng)較多的場(chǎng)所發(fā)揮作用,比如貼身使用的醫(yī)療傳感器和便攜式精密儀器。
日本在碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域擁有壓倒性的市場(chǎng)份額,在高性能材料領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢(shì)。新材料和金屬具備自我修復(fù)功能后,將促進(jìn)高性能材料在高溫高壓等嚴(yán)苛環(huán)境以及修理困難場(chǎng)所的利用,提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
橫濱國(guó)立大學(xué)副教授中尾航團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了10分鐘自我修復(fù)裂痕的飛機(jī)引擎用高強(qiáng)度陶瓷。當(dāng)材料表面出現(xiàn)裂痕后,高溫空氣將進(jìn)入并融化陶瓷纖維中的自我修復(fù)材料碳化硅,裂痕將被彌合硬化,阻止材料斷裂。
目前的飛機(jī)引擎多為鎳合金材料,如果換成質(zhì)量更輕的陶瓷材料將降低約15%燃耗。陶瓷材料具備引擎所需的耐高溫高壓性能,但存在比金屬更容易出現(xiàn)裂痕的問(wèn)題。
今后,研究團(tuán)隊(duì)將與日本國(guó)內(nèi)的飛機(jī)零部件廠(chǎng)商共同試制陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī),計(jì)劃于2025年左右實(shí)施燃燒試驗(yàn),力爭(zhēng)推向?qū)嵱没?br /> 富山縣立大學(xué)副教授真田和昭的研究團(tuán)隊(duì)也與日精技術(shù)(Nissei Technica)共同開(kāi)發(fā)出了具備自我修復(fù)功能的碳纖維復(fù)合材料。
在碳纖維之間混入裝有粘著劑的膠囊,出現(xiàn)裂縫后,膠囊斷開(kāi),粘著劑流出完成修復(fù)。10天后將完全凝固,可恢復(fù)到原來(lái)的強(qiáng)度。預(yù)計(jì)將用于汽車(chē)和飛機(jī)的構(gòu)造材料、以及人造衛(wèi)星構(gòu)件等方面。
早稻田大學(xué)副教授巖瀨英治等人開(kāi)發(fā)出了斷線(xiàn)后自我修復(fù)的電路。電線(xiàn)表面涂有含黃金納米粒子的溶液,電線(xiàn)斷開(kāi)后,黃金粒子被引入斷開(kāi)部位,填埋縫隙。在實(shí)驗(yàn)中成功修復(fù)了4微米寬的裂縫。
該材料可用于地板之下等不便維修場(chǎng)所的電線(xiàn),還可在彎折和振動(dòng)較多的場(chǎng)所發(fā)揮作用,比如貼身使用的醫(yī)療傳感器和便攜式精密儀器。
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