你曾在电影中看到:似人型的机器人杀手受伤后迅速恢复其结构,被人认不出来了。这种“终结者”的情景,现在越来越不那么牵强了,因为,从最新的进展看,结构性健康监测系统已经带来了各种各样的方式,可以识别结构体系中的损伤。
现在,《应用物理学杂志》报道,亚利桑那州立大学(Arizona State University)研究人员已经创造出的一种材料,可以感知损坏的结构材料部分,比如纤维增强型复合材料的裂缝,甚至可以修复。开发“自适应结构”的目的,是模仿生物系统的功能,比如骨头就可感知出现的损伤,停止其恶化,并再生恢复。
这种新型自主材料的开发者是亨利•索达诺(Henry Sodano)和他的同事们,他们采用的“形状记忆” 聚合物,带有一个内嵌的光纤网络,功能相当于损伤检测传感器和热刺激传导系统,会产生响应,模拟生物系统中高级的感觉和修复特性。一种红外激光会传导光线,使它穿过光纤系统,局部加热材料,刺激增韧和愈合机制。
这种材料系统能够提高韧性,在样品上可提高11倍。在增韧样品后,裂缝可以闭合,这就是利用了形状记忆效应,可以恢复到前所未有的96%的材料初始强度。事实上,在裂纹闭合后,这种新材料的强度接近原来样品的5倍,即使损伤已经超过原来破坏应变点(failure strain point)的四倍,也可以有这样的效果。这种材料和愈合技术的应用,在这种结构处于操作状态时也可以进行,这对于现有的修复技术而言是不可能的。
新材料受损可自我愈合
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