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自修复材料 13级应用化学 Applied Chemistry 小组成员：向东流 陈鸿如 余国征 刘乾隆 龚旭艳 自修复定义应用领域 自修复又称自愈合，人们把在无外界作用的情况下，材料本身对缺陷自我判断、控制和修复的能力称为自修复，是生物的重要特征之一。当受到外界机械损害后，自修复高分子材料能自行发现裂纹，并通过一定机理将裂纹重新填补，自行愈合。 自修复方法分类 按机理（Based on mechanism）： 通过加热方式向体系提供能量，使其发生结晶、在表面形成膜或产生交联等作用实现修复。 通过在材料内部分散或复合一些功能性物质来实现，这些功能性物质主要是装有化学物质的纤维或胶囊。 自修复混凝土 自修复混凝土是模仿动物的骨组织结构再生，恢复机理，用修复胶粘剂和混凝土材料复合的方法，使破损材料具有自修复和再生的功能，恢复甚至提高材料性能的一种新型复合材料。 从严格意义上来说，是一种机敏混凝土。 自修复超光滑涂层 看这里！ 自我修复的元器件 用于元器件的自修复体系倾向于用后一种自修复体系。 尽管研究不断进展，但微胶囊自修复系统的可循环次数仍然有限。而基于超分子作用力形成的自修复材料可实现室温下重复修复。而且微胶囊自修复材料中的胶囊或管道及其修复过程也都可能对材料整体的导电性有较大影响。 自修复材料发展 自修复材料发展 自修复塑料 能够自我修复的聚合材料，并不是什么新东西，迄今为止这种材料只能修复非常微小的缺口，不超过几毫米。 将化学与机械工程学研究结合起来，这项技术的优势在于瞄准了能够在潜在的灾难性损伤：例如很难接近的弹道冲击损伤或裂纹之后修复自身的合成材料。 Protocells跑鞋 LG曲面手机 苹果手机·自我修复涂层 2014年2月27日，美国专利商标局公布了一项苹果的专利申请，名为“防止导光板刮痕失真的体系和方法。”苹果的这项发明详述了使用自我修复和聚四氟乙烯涂层来保护刮花的背光元件的可能性，从而避免苹果设备和 Mac 等显示屏呈现失真的情况。 航天军事 自修复高分子材料的优势 位点专一性，由裂纹引发聚合，针对性强，效率高 自动化，无需人为观测，节省了检测成本 提高材料寿命 消除材料维护成本 为材料智能化提供思路 环境友好型，避免了外添加剂对环境的影响 * * * 自修复性在自然中非常常见。这种特性允许像人的皮肤一类的生物材料在被损伤后可以自发的修复，从而有效的延长了这些生物材料的使用期限。 机敏混凝土是一种具有感知和修复性能的混凝土，是智能混凝土的初级阶段，是混凝土材料发展的高级阶段。 制作人造皮肤要求材料不仅具有柔性和可拉伸性，还必须对外界刺激产生响应，而同时还应像生物一样有良好的自修复性，从而持续的发挥保护和传感作用。 使用的自修复高分子基于Leibler教授课题组2008年报道的基于超分子作用力的热塑弹性体（如图1、2）。但为了实现压力感应，该材料还应具有一定的导电性，而这是Liebler教授的高分子所不具有的。 在该工作中，他们将微米级别但具有纳米尺度表面结构的镍粒子掺入到室温下处于高弹态的自修复聚合物中，得到了一种黑色的复合材料。该材料具有柔性，可以被弯折成各种形状。自修复的聚合物和微米镍粒子分别赋予了该聚合物以自修复和良好的导电性。 用小刀切断该材料后，再将断面放在一起并施加以轻微的压力约15秒，该材料的导电性能即能恢复到与切断前相近的大小。同样的，该材料的力学性质也可以有效的在切断后恢复，如果在50 ℃下放置10 min则可以实现完全的回复，而对于表面的刮擦等伤痕则更加容易 又因为该材料良好的可拉伸性和柔性，在进一步降低微米镍粒子的掺杂密度以增大材料对于形变的敏感性后，如上图所示，实验组成功的制备出了压电感应器。将材料用不同方法加工出的元器件可以对压力和弯曲分别作出感应。使用该方法制备出的压力和弯曲传感器， 作为经典的宇航员求救信号，“休斯敦，我们有麻烦了”或许正在走向销声匿迹的那一天，而这还要感谢研究人员开发出的一种具有自我修复机制的塑料。这种材料能够修补直径达1公分的空洞，并且在这一过程中恢复材料绝大部分的原始强度。 能够自我修复的聚合材料——比较典型的是塑料——并不是什么新东西。但是美国伊利诺伊大学香槟分校材料学家Windy Santa Cruz指出，迄今为止，这种材料只能够修复非常微小的缺口——最多不超过几毫米。 将化学与机械工程学研究结合起来，这项技术的优势在于瞄准了能够在潜在的灾难性损伤——例如很难接近的弹道冲击损伤或裂纹之后修复自身的合成材料。 具有自我修复功能运动鞋 可3D打印生物细胞 一位名叫Shamees Aden的英国设计师推出了一款新颖独特的运动鞋Protocells（原始细胞），它采用合成生物细胞经3D打印而成，而这些合成细胞则由原细胞组成。原细胞是不能独自存活