自我修复材料的创新欧洲杯足球竞彩

工业拥有自我修复材料有很多潜在的好处，尤其是因为金字塔顶部的主要好处是它会导致材料的寿命更长。欧洲杯足球竞彩Azom与伊利诺伊大学Urbana-Champaign大学的南希·索托斯（Nancy Sottos）教授谈到了她在该领域的发现。

您能解释BP国际高级材料中心（BP-ICAM）在Urbana-Champaign上伊利诺伊大学的角色吗？欧洲杯足球竞彩

伊利诺伊大学是与BP-ICAM，也是唯一位于美国的大学。BP-ICAM由曼彻斯特大学，剑桥大学，伦敦帝国学院和伊利诺伊大学组成，均得到BP的专业知识和1亿美元的投资。伊利诺伊州有许多教师从事基于材料的研究，并且在其中有各种各样的BP-ICAM项目。欧洲杯足球竞彩我领导的项目是智能涂料领域，这是伊利诺伊州的重点。在大学，我们为将新物业授予涂料而做了很多工作。还有一个教职员工看表面和膜，以及材料的不同表征工具，这也是BP-ICAM的一部分。欧洲杯足球竞彩

您发现自我修复材料的灵感是什么？欧洲杯足球竞彩

伊利诺伊大学有一个研究小组，称为“自动材料系统小组”，该小组由来自不同学院的成员组成，因此它成为一个良好的跨学科小组。欧洲杯足球竞彩在1990年代后期，我们开始考虑自我修复材料。欧洲杯足球竞彩但是，我们不仅要研究如何使事情变得更大的耐受性，我们感兴趣的是，我们如何在聚合物和基于聚合物的复合材料变得巨大或灾难性之前实际上治愈损害。

聚合物和基于聚合物的复合材料的裂缝很小，可能会导致路上麻烦，因此，如果您可以在它们变大裂缝之前快速治愈它们，或者在那些小裂缝中可能发生环境攻击，您将能够延伸聚合物或聚合物复合材料的寿命。

灵感部分来自生物系统，因为所有生活系统都有能力在一定程度上康复，因此这是一个巨大的灵感。当然，如何在合成材料中做到这一点是一个挑战。据报道，当时的某些合成材料具有欧洲杯足球竞彩一些自我修复特性。

混凝土是您将阅读最多的一种材料。2000年前，罗马混凝土（也称为Opus caementicium）具有自相关的小裂纹，因此水无法进入它，最近对这种材料进行了详细研究。还有其他关于聚合物修补的报道，您可以将其加热并焊接回聚合物。因此，在聚合物界的该领域有很多文献。它启发了我们对聚合物的思考，以及从理论上讲，您真的应该能够治愈各种工程塑料中的裂缝。

自我修复材料如何工作背后的基本原则是什么？欧洲杯足球竞彩

有三种自我修复的主要策略，但我将专注于自我修复聚合物，这是我的专业知识所在。还有三种基本策略来在聚合物材料中创建自我修复，其中两种是您以外部方式添加自我修复功能的策略。欧洲杯足球竞彩

第一个策略涉及添加小微包进入聚合物。这些微胶囊包含我们所谓的“愈合剂”或化学活性的材料。欧洲杯足球竞彩这种策略的好处在于，您可以使微胶囊非常小。他们将这种愈合化学的状态保持在非常稳定的状态，直到需要为止。然后，当发生裂缝时，胶囊破裂，释放了愈合剂，然后将它们聚合或做其他可以帮助修复或防止进一步裂缝损害的事情。

第二个策略也是外部策略，涉及引入微血管网络，再次，采用生物启发的哲学并将循环网络添加到材料系统中。但是，与其在胶囊中具有分隔的愈合剂，还可以在整个材料中流动的血管网络中使用愈合剂。校长是相同的。当发生裂缝时，您可以将愈合剂带到裂缝或血管化网络受损部位。

第三种方法是一种内在方法聚合物的分子结构通过引入一种动态粘结来赋予其自我修复属性。这可能是动态的氢键，也可以是动态离子键合。目前，关于玻璃体网络中的动态共价键合着一些有趣的工作，但是它们都参与了向聚合物添加动态键合特征，从而创建了新的自我修复聚合物。

拥有自我修复材料有什么工业利益？欧洲杯足球竞彩

行业有很多潜在的好处，尤其是在扩展材料的生命周期时。欧洲杯足球竞彩这对我们来说是伊利诺伊州的关键。我们正在尝试研究如何扩展材料的整个生命周期。另一个关键好处是它提高了材料的安全性和可靠性，这是一个重要的目标，因为如果某件事正在使用，它将持续更长的时间，并且不会失败。欧洲杯足球竞彩

您认为从发现中受益哪些行业？

有许多不同的行业使用聚合物和基于聚合物的复合材料。对于BP-ICAM，主要的工业应用领域是石油和天然气部门。我们一直在研究保护涂层，这些涂层可以应用于设施，管道，甚至是船舶内部表面的外表面。典型的例子包括基于环氧树脂的涂层，可防止腐蚀。这些是您用来覆盖桥梁，火车，汽车和船只的涂料。

我们的团队所做的就是将自我修复的特性赋予这些涂料，以便当它们被刮擦，损坏或磨损时，就会发生自我修复。因此，暴露的裸钢基材最少，您可以防止或明显延迟腐蚀。这大大延长了钢和油漆上涂层的寿命，因此您不必经常涂抹它。如果您没有管道的腐蚀区域，它也会有助于更安全的环境。

考虑到这一点的另一个行业是航空航天部门。在该行业中，具有自我修复的高性能复合材料和粘合剂的想法也很有吸引力。

当前的自我修复材料是否有任何限制？欧洲杯足球竞彩

我认为我谈论的三种不同方法中的每种都有某些局限性和某些优势。例如，我们用于涂料和其他应用的基于微包的系统非常好，因为它们易于与现有的商业聚合物合并。如您所知，许多公司和许多人不喜欢改变他们使用的系统，因为他们已经通过了所有这些资格和标准。因此，仅将另一个添加剂放入现有聚合物中通常是非常理想的，在制造过程中，它可以轻松完成。当您使用胶囊时，您也不必真正改变制造过程，因为它们的表现就像其他颗粒物添加剂一样。

局限性是，一旦打开胶囊，它是一次一次性的愈合过程，无法补充，因此它与生物系统不同，因为它无法再愈合。幸运的是，伤害并不总是两次在同一精确的位置发生，并且胶囊位于整个涂料或结构中，但仍然只是一次性响应。开发了血管网络，以解决具有可重复愈合的问题。

就像生物系统一样，血管系统可以反复愈合，这具有许多优势。缺点是制造更难制造，因为将血管网络添加到材料中更为复杂。血管网络的添加也增加了材料中的空隙空间。这意味着您必须仔细设计放置血管网络以及如何介绍它们的位置，以免降低初始材料的特性。如果血管网络严重损坏，它可能会堵塞，因此无法访问材料中的所有点；但是，仍然可以做很多事情来优化血管网络策略。

第三个策略使用内在材料。欧洲杯足球竞彩这些是非常有趣的材料，但是由于分子键合起来，它们有一些欧洲杯足球竞彩局限性。结果，损坏必须很小，才能治愈它，因为两个破裂的表面必须非常近。这意味着，在分子固有系统中，您仅限于聚合物内的很小的裂纹。它也仅限于柔软且具有大量活动能力的聚合物，这意味着它们的玻璃过渡温度低（TG）。聚合物有时可能太软或不足以成为用于管道或桥梁上的工业材料，在那里它们会受到环境攻击。

当您继续进行研究时，您打算如何克服这些限制？

我提到的局限性有可能的解决方案，这些解决方案正在缓慢发展。人们正在解决这些问题，以使材料更耐用并具有动态粘合。每个系统都有一定的局限性，但是我敢肯定，可以将其应用在某些窗口中。例如，如果您要解决的问题很大，那么血管系统将是必经之路。但是，如果您的局部损坏并且正在研究生物医学应用，那么内在的康复可能是该类型应用的好策略。

关于南希·索托斯教授

南希·索托斯（Nancy Sottos）教授是材料科学与工程系的唐纳德·威利特（Donald B.欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球Sottos在获得博士学位后，于1991年在伊利诺伊州开始了她的职业生涯。来自特拉华大学。她的研究兴趣包括自我修复聚合物和高级复合材料，机械化学活性聚合物，量身定制的界面和新颖的能量储存材料。欧洲杯足球竞彩Sottos的研究与教学奖包括ONR青年研究者奖，科学美国人的Sciam 50奖，Hetényi最佳纸质奖学金，实验机制，M.M。Frocht和B.J. Lazan颁发了实验力学协会，Daniel Drucker杰出教师奖，Icheme全球研究奖和工程学学会奖章。欧洲杯线上买球她是工程科学学会和实验力学协会的会员。欧洲杯线上买球