自愈合材料-课件

自愈合材料自愈合材料1自愈合材料Self-healingMaterials自愈合材料2自愈合材料-课件3自愈合材料-课件4Ref:Fracture-mechanicsstudiesofcrackhealingandweldingofpolymers.JMaterSci,1981,16:204-210Ref:Fracture-mechanicsstudies5自愈合材料-课件6Ref:航空材料学报Vol.26,No.3P.226June.2006Ref:航空材料学报Vol.26,No.3P.22671.环境介质(O2和H2O)侵入CMC-MS表面

2.多元多层涂层内的自愈合组元(B,BCx,SiBx,Si-B-C)与环境介质迅速反应生成B2O3或SiO2·B2O3液相玻璃3.封填裂纹,阻止环境介质的进一步入侵1.环境介质(O2和H2O)侵入CMC-MS表面8金属金属9

通过固-液的相态转变而修复裂隙纯Ga的熔点为29℃电化学循环在40℃的条件下进行Ref:JournalofTheElectrochemicalSociety,158(8)A845-A849(2011)通过固-液的相态转变而修复裂隙纯Ga的熔点为29℃Ref:10150℃/300MPa;~0.4%线性弹性应变;冷却至25℃Ref:ActaMaterialia50(2002)3597–3608T6UA(2h)150℃/300MPa;~0.4%线性弹性应变;冷11含水环境下混凝土裂隙自愈合行为早在1836年就已被法国科学院所发现混凝土含水环境下混凝土裂隙自愈合行为早在1836年就已被法国科学院12Ref:ConstructionandBuildingMaterials28(2012)571–583树脂ResinsRef:ConstructionandBuilding13外部修复介质供应系统外部修复介质供应系统14自愈合材料-课件15自愈合高分子材料及复合材料的发展历史链状聚合物通常加热后就熔化,有可塑性,冷却后就变硬成形,可重复使用网状聚合物在高温时仍不被熔化,也不会变形,具有很强的耐高温性能Ref:广州化学Vol.36No.1P.67自愈合高分子材料及复合材料的发展历史链状聚合物网状聚合物Re16分子互扩散导致的自愈合:当两个相同的聚合物在高于其玻璃化转变温度（Tg）时进行接触，会导致两者的接口逐渐消失由光引发的自愈合光化学[2+2]的环加成反应热塑高分子典型的自愈合机理(分子层面)链末端重组分子互扩散导致的自愈合:由光引发的自愈合热塑高分子典型的自愈17环氧树脂体系所用的胺固化剂会与Grubbs催化剂发生剧烈的破坏性反应,故使用蜡球包裹催化剂然后将蜡球和包裹了DCPD单体的微胶囊一同添加到材料基体内热固体高分子典型的自愈合机理(结构层面)微胶囊法MicroencapsulatedSystems0D直径:1~1000μm环氧树脂体系所用的胺固化剂会与Grubbs催化剂发生剧烈的破18Ref:NATURE|VOL409|15FEBRUARY2001|794Ref:NATURE|VOL409|15FEBR19RobertH.Grubbs开环复分解聚合Ring-openingmetathesispolymerization(ROMP)Prog.Polym.Sci.32(2007)1–29Grubbs催化剂RobertH.Grubbs开环复分解聚合Prog.20自愈合材料-课件21液芯纤维1D微胶囊包裹的修复剂有限,只能进行单次修复,材料在二次裂纹产生的时候,微胶囊显然不是最佳选择。为了能够尽可多的装载修复剂,许多学者提出了用修复剂填充空芯纤维的方法,Dry在玻璃微珠填充的环氧树脂基复合材料中嵌入长约10cm、容积100μL的空芯纤维,修复剂为单组分或双组分的黏合剂Ref:CompositesStructures,1996,35:263液芯纤维1D微胶囊包裹的修复剂有限,只能进行单次修复,22毛细管网络法MicrovascularSystems3D模仿人体皮肤内血管的三维网络结构,将含DCPD修复剂的三维毛细管网络填埋在基体内部,基体裂纹能够重复的自愈合,在包含有三维网络结构的基体表面沉积一层环氧树脂涂层,Grubbs催化剂颗粒均匀的分散在表面的树脂内60wt%Vaseline+40wt%microcrystallinewaxRef:10June2007;doi:10.1038/nmat1934毛细管网络法MicrovascularSystems23多数自愈合凝胶都是通过非共价键或可逆共价键来实现其自愈合性能的。从本质上来说,可逆动态共价键都属于动态建构化学(constitutionaldynamicchemistry,CDC)通过交联点的破坏和再形成而使应力得到释放高分子凝胶自愈合机理(分子层面)多数自愈合凝胶都是通过非共价键或可逆共价键来实现其自愈合性能24疏水作用Ref:ColloidsandSurfacesB:Biointerfaces82(2011)196–202ΔS疏水作用Ref:ColloidsandSurfaces25寡聚电解质自愈合凝胶Ref:Macromol.RapidCommun.2011,32,1253–1258可能通过氢键相互作用、π-π堆叠、阳离子-π相互作用、静电相互作用等“聚电解质效应“形成凝胶的三维网络结构,这些相互作用均为非共价键,破坏后容易恢复寡聚电解质自愈合凝胶Ref:Macromol.Rapid26Ref:Macromolecules,Vol.43,No.3,2010酰腙键Ref:Macromolecules,Vol.43,N27亚胺键Ref:Biomacromolecules2011,12,2894–290亚胺键Ref:Biomacromolecules2011,28Ref:Chem.Eur.J.2009,15,1893–1900Appl.Mater.Interface