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自修复--蓬勃发展的智能纺织材料
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也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。
中空纤维自修复材料
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。
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。
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,释放出的修复剂在虹吸作用下向损伤区域扩散,遇到催化剂后发生聚合反应修复裂纹。
微胶囊自修复体系虽然是目前应用最广泛的,但其只能实现单次修复,与理想的自修复材料相比还存在差距。与其相比,2007 年首次实现的微脉管网络自修复体系通过模拟生物体组织自愈合原理,通过在材料内部埋入具有三维网状结构的微脉管,可实现修复剂的持续补充,因此可实现材料损伤的多次修复。
碳纳米管作为材料自修复体系,其修复机理为:将埋植在基体材料内的碳纳米管充当容器,在其内部储存修复剂分子,当材料产生裂纹时碳纳米管破裂,修复剂释放出来后吸附在裂纹处或在裂纹处发生化学反应粘接裂纹实现自修复功能。碳纳米管自修复体系是理想的自修复材料体系,但目前仅处于计算机模拟阶段,没有真正的实验研究,预计将来会得到很好的应用。
智能材料的发展为智能纺织品的开发奠定的坚实基础,促进了高端纺织产业的发展。我们通过将智能材料应用于纺织品或使纺织品智能化,使传统纺织品绽开新蕾。本文节选自《纺织导报》。
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