摘要:因为高分子材料在生产与应用环节中, 常常会因为内部微小裂纹与部分位置损伤, 致使应用价值降低, 减缩使用年限。自修复高分子材料仿照生物损伤愈合原理, 自行的发现裂纹并借助某一原理愈合, 目前其在社会各个领域中优广泛的应用。文本在解析自修复概念与优越性的基础上, 从外源型及本征型自修复高分子材料两方面对其近几年研究进展进行归纳, 并对其发展趋向进行科学预测。

关键词:自修复; 高分子材料; 外源型; 本征型; 发展趋向;

新时期下, 高分子材料凭借质量轻、耐磨性优良以及便于加工等特点, 在工业生产与日常生活中有所应用, 但是高分子材料成体在制造的过程中, 材料内部出现一些微裂纹是不可规避的现象。从某一程度上分析, 这些微裂纹是裂缝出现的诱发因素, 使高分子材料的完整性受到损伤, 因为裂纹多数存在于材料内部深度, 故此探察难度相对较大。在高分子材料加工过程中探究仿生自修复, 演变成高分子领域中研究的焦点, 文本进行详细解析。

1自修复概念与优势

自修复又被叫做自愈合, 为生物的主要属性之一。人类将在没有外界因素作用下, 材料自体对缺点自我辨识、管控与复原的能力被叫做自修复[1]。在外界机械力的作用下, 材料结构与性能的完整性会受到不同程度的损伤, 此时自修复分子材料可以借助某一原理去弥补裂痕存在的缺陷, 无需外力的辅助实现愈合的目标。

自修复高分子材料的优越性在以下几方面体现出来: (1) 方位相对固定, 由裂纹引起聚合, 目的性相对较强, 效率高; (2) 自行性, 不需要个人采用感官对其进行观察, 监测过程中人力资源耗损量有所降低; (3) 延长材料的使用年限; (4) 降低材料运营期间的维修与养护成本; (5) 在材料智能化发展方面发挥一定导向作用; (6) 满足环境友好型社会建设需求, 规避了外加添加剂对生态环境产生的负面影响。

2自修复高分子材料

参照是否在修复过程外加修复剂, 通常会把自修复材料细化为外援型与本征型两种类型。和过去几年相比较, 现阶段高分子自修复材料的研究从化学反应原理转型为应用范畴分析方面上, 关注的更多是修复结果与材料自体修复后功能的一致性, 同时也积极探究完善自修复条件的最适条件, 例如在室温下进行的自修复。

2.1 外援型自修复高分子材料

外援型大体上有微胶囊型和微脉管网络型两类型, 其实在20世纪90年代末期微胶囊型自修复材料就已经受到社会各个领域的关注。例如White课题组初次把双环戊二烯设置为修复剂包埋设于微胶囊内, 同时把处理好的微囊化修复剂和Urubb、催化剂一并排布在氧树脂基体内[2]。在外力作用于基体以及其发生损伤以后, 微胶囊结构被破坏的同时也会将一定量的修复剂释放出来。修复剂预毛细裂纹表层处于流动状态中, 触及催化剂以后就会发生聚合反应, 在裂纹位置产生新的聚合物, 借此方式实现修复裂缝的目标。与外援型自修复材料相关的研究大体上是集中在化学愈合机制、微胶囊/微脉管网络的规划与制备技术等方面上。在外援型自修复材料规划与制造的环境中, 应重点分析承载修复剂的微胶囊和微脉管对基材的使用功能是否产生影响, 同时在基材结构出现破损的情况下是否能够迅速应答并使修复剂外流[3]。外援型自修复材料在涂料、增韧增强复合材料、泡沫材料、陶瓷及金属制造领域中具有广泛的应用, 并且其具备一定的发展潜力, 但是受修复剂供应量的限制, 数次修复的目标难以实现, 与修复剂微裂纹应答相关的有效性与安稳性还需进行深度研究。此外, 外援型自修复修复剂和基材通常列属于不同体系的材料, 关于修复剂和基材两者融合性与复原后功能维持的长久性研究还缺乏深入性。

2.2 本征型自修复高分子材料

因为修复剂补给量受到限制, 多数外援型自修复材料无法实现数次自行修复的目标。本征型自修复材料应用材料自体的化学结构属性, 借助可逆共价键与非共价键的化学反应自行修复[4]。通常来讲, 具备动态特点且反应进程迅速的化学反应均可以被设置为本征型自修复的潜在资源库。本文对分子间相互作用力型自修复高分子材料进行介绍。

分子间相互作用力型自修复高分子材料和微胶囊型以及液芯纤维型自修复高分子材料在性能上存在显著差异性, 其内没有外加的修复剂, 仅凭借材料本体分子链间的相互作用力就可以对材料进行修整与复原。在材料结构受到损伤的情况下, 因为裂纹周边分子链的位置会发生一定偏移, 故此分子链内的活性官能