美国研究团队开发新型自愈材料，有望将汽车、飞机使用寿命延长至数百年

4 月 17 日最新消息，根据当地媒体在 4 月 16 日的报道，来自美国北卡罗来纳州立大学和休斯敦大学的研究人员共同开发出一种创新的纤维增强复合材料。这种材料能够反复进行自我修复，修复次数可超过 1000 次，并且其强度甚至超过了目前航空领域使用的顶级复合材料。

研究团队指出，这种新型材料有望大幅提升汽车、飞机、航天器以及风力发电设备等关键系统的耐用性，从而延长其整体使用寿命。

这项技术突破主要针对复合材料中常见的“分层”问题，也就是纤维增强聚合物内部各层之间随着时间的推移而逐渐分离。新材料的视觉外观与传统纤维增强聚合物（FRP）相似，但通过独特的结构设计增强了韧性，从而有效降低了开裂和断裂的风险。

这一成果的核心在于，研究团队在复合材料的各层之间引入了一层由3D打印形成的热塑性修复层。这个中间层由乙烯-甲基丙烯酸共聚物制成，使得其抗分层能力达到传统材料的2至4倍。

此外，材料内部还嵌入了碳基加热层。当通电后，加热层会产生热量并熔化中间修复层，使其流入微观裂纹中，重新结合受损的界面。这一利用聚合物链重新缠结来实现修复的过程被称作“热修复”。

实验结果显示，这种材料在经历多次修复后，依然能够保持出色的韧性和结构稳定性。研究人员认为，如果能够实现大规模应用，这种材料有望将汽车、飞机、风力设备以及航天器等关键部件的使用寿命，从目前的几十年延长到数百年。

根据了解，该论文的主要作者杰克·图里切克表示，这种材料不仅在初始性能上优于传统复合材料，而且至少能够承受500次损伤循环。

尽管随着修复次数的增加，材料的韧性会出现一定程度的下降，但这种下降幅度非常小。理论上，它可以支持长达500年的使用寿命，而传统FRP材料通常只能使用15至40年。

研究团队表示，这种材料有望通过延长部件使用寿命来降低成本、减少能源消耗，并改善工业废弃物的管理。不过，研究人员也强调，还需要在真实环境条件下进行更进一步的测试和验证。

信息来源：IT之家