聚合物基自修复复合材料的国内外研究进展

自修复环氧防腐涂层的研究进展目录1. 内容综述 (2)1.1 研究背景与意义 (3)1.2 国内外研究现状概述 (4)2. 自修复环氧防腐涂层材料的设计与制备 (5)2.1 材料选择与改进 (6)2.2 涂层制备方法与优化 (8)2.3 涂层性能评价标准建立 (8)3. 自修复环氧防腐涂层的机理研究 (9)3.1 自修复机制的探究 (10)3.2 防腐效果的评估方法 (12)3.3 涂层与基材的界面结合分析 (13)4. 自修复环氧防腐涂层在典型环境中的应用 (14)4.1 在金属腐蚀环境中的应用 (15)4.2 在化工环境污染环境中的应用 (17)4.3 在海洋工程防腐环境中的应用 (18)5. 自修复环氧防腐涂层的性能改进与优化 (18)5.1 提高耐磨性、耐腐蚀性和耐候性 (20)5.2 优化涂层结构与成分以提高整体性能 (21)5.3 涂层的多功能化与集成化研究 (22)6. 实际应用案例分析 (23)6.1 工程实例介绍 (25)6.2 应用效果与评价 (26)6.3 经验教训与发展建议 (27)7. 结论与展望 (28)7.1 研究成果总结 (29)7.2 存在问题与挑战 (31)7.3 未来发展方向与前景展望 (32)1. 内容综述随着科技的不断发展，自修复环氧防腐涂层作为一种新型环保型涂料，逐渐受到人们的关注和重视。

自修复环氧防腐涂层具有优异的耐磨、耐腐蚀、抗老化等性能，能够有效地延长物体的使用寿命，降低维修成本，减少对环境的污染。

国内外学者在自修复环氧防腐涂层的研究方面取得了一系列重要进展。

自修复环氧防腐涂层的制备工艺得到了不断的优化，研究人员通过采用不同的成膜基料、添加剂和分散剂等，成功地实现了不同类型自修复环氧防腐涂层的制备。

还研究了纳米颗粒、微米级颗粒等特殊功能填料在自修复环氧防腐涂层中的应用，进一步提高了涂层的性能。

自修复环氧防腐涂层的性能研究取得了显著成果，研究人员通过对不同种类的自修复环氧防腐涂层进行对比试验，发现其具有较高的抗划伤性、耐磨性和耐腐蚀性，能够有效抵抗各种恶劣环境的侵蚀。

混凝土自我修复技术的革命：重塑建筑的未来在现代建筑领域，混凝土作为一种广泛使用的建筑材料，其耐久性和可持续性一直是工程师和科学家们关注的焦点。

近年来，随着自我修复技术的出现，这一领域迎来了一场革命。

自我修复混凝土通过模拟生物体的自愈能力，能够在受到损伤后自动恢复其结构和功能，这一概念不仅令人着迷，更具有改变游戏规则的潜力。

自我修复技术的核心在于其能够在混凝土结构中嵌入一种特殊的“愈合剂”，这种愈合剂在裂缝形成时被激活，进而填充裂缝并恢复混凝土的原始机械特性。

这一过程可以分为两个主要类型：自主修复和工程修复。

自主修复依赖于水泥基复合材料固有的机制，而工程修复则是一个经过设计的工程过程。

尽管这一领域的研究工作已经取得了大量进展，但自我修复技术的潜力尚未完全实现。

自我修复技术的发展，不仅仅是对传统建筑材料的一种补充，它更是对建筑行业可持续发展理念的一种践行。

通过在混凝土中添加如包裹聚合物、矿物质或细菌等愈合剂，可以在特定条件下触发自我修复过程。

例如，当裂缝打开胶囊时，释放的愈合剂就会启动修复机制。

此外，通过添加矿物质添加剂、结晶性掺合料、超吸水剂或其他聚合物，可以刺激自主修复过程。

这种智能的修复方法不仅能够延长混凝土结构的使用寿命，还能减少对环境不友好的修复材料的使用。

在自我修复技术的研究中，环境因素和材料特性的相互作用是关键。

例如，环境友好的细菌如芽孢杆菌可以替代常用的环氧树脂和丙烯酸树脂等修复材料，这些材料不仅对环境不友好，而且可能导致混凝土与修复材料之间的裂缝和剥离。

此外，自我修复的智能方法还包括通过内部或添加化学物质来提供钙离子，这有助于刺激裂缝愈合过程。

自我修复技术的有效性评估通常涉及对恢复的相关机械特性的评估。

在压缩、弯曲和扭转测试中，自我修复混凝土试样的应力-应变关系显示出在损伤后经过愈合处理，其强度恢复率可以达到显著的水平。

这些结果表明，自我修复技术不仅能够提高结构的耐久性，还能够在一定程度上恢复材料的性能。

石墨烯／聚氨酯复合材料的研究进展石墨烯体现出独有的二维结构和优良导热性、导电性，正是这种良好性能的存在，使其与聚氨酯复合的时候诞生出新型功能的高分子材料，体现出广阔的发展前景。

本文将重点分析石墨烯及聚氨酯复合材料的研究进展，结合石墨烯和聚氨酯复合材料的制备方式，明确其具体的应用领域。

标签：石墨烯；聚氨酯；复合材料；研究进展石墨烯主要是由单层碳原子凭借着sp2杂化的方式连接起蜂窝状的二维平面材料，拥有着巨大的比表面积，同时体现出良好的电热学性能及导热系数。

良好性能和二维结构使得复合材料成为国内外争相研究的热点。

聚氨酯属于分子结构中包含软段及硬段的嵌段共聚物，因此制备材料的可选范围较广，同时相对应的结构灵活多变，具体的产品性能千变万化。

石墨烯和聚氨酯实现复合的材料属于一个新的尝试，是石墨烯一個迈向实际应用的研究趋势，在相对应的结构、性能等方面彰显出优异特性，在短时间内成为了功能性复合材料的研究热点。

一、石墨烯/聚氨酯复合材料的制备石墨烯本身的性能优异，因此制备的过程所产生的成本相对低廉，在改性之后的石墨烯可以适当的采用溶液加工方式加以处理，同时适用在开发功能性聚合物复合材料中。

（一）共混法，这种方式主要是制备石墨烯/聚氨酯复合材料，而且属于最简便的方式，通过将溶液共混、熔融共混等完成制备。

共混之前，还是应该对石墨烯做好表面的处理，这样就能适当的提升复合体系中的分散性。

有专家学者使用溶液共混的方式，将GO和PU进行复合，同时适当的加入少量肼进行加热处理。

合理的利用还原氧化石墨烯中的含氧官能团实现与PU链端的酰胺基团形成氢键，保证rGO 在体系中实现分子级的分散。

经过一系列的操作，使得复合材料的弹性模量提升了21倍，相对应的拉伸强度也提升了9倍。

（二）接枝共聚法，接枝共聚法主要是在聚氨酯分子完成了相应的聚合之后，与表面已经接受过处理的石墨烯形成相对稳定的化学键。

有专家学者运用重氮化对氧化石墨烯开始展开功能化的处理，然后和异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体实现有效的接枝共聚，制备出功能化的石墨烯/聚氨酯纳米复合材料。

水泥及地聚物疏水复合材料的研究现状及分析目录一、内容描述 (2)1. 研究背景与意义 (3)2. 国内外研究现状概述 (4)二、水泥基疏水复合材料的研究进展 (5)1. 基本概念与制备方法 (6)2. 疏水性能的改善策略 (8)3. 功能性拓展与应用领域 (9)三、地聚物疏水复合材料的研究进展 (10)1. 地聚物的定义与特性 (12)2. 疏水化改性方法 (13)3. 复合材料的结构与性能优化 (14)四、水泥-地聚物疏水复合材料的性能评价 (15)1. 形成机理探讨 (17)2. 力学性能测试与分析 (18)3. 耐久性与耐候性评估 (19)五、存在的问题与挑战 (20)1. 制备工艺的局限性 (21)2. 材料组合与性能协调问题 (22)3. 成本控制与经济效益考量 (24)六、发展趋势与展望 (25)1. 新型疏水剂的开发与应用 (26)2. 多功能化与智能化设计 (27)3. 环保与可持续性发展 (28)七、结论 (29)1. 研究成果总结 (30)2. 对未来研究的建议与启示 (31)一、内容描述随着建筑行业的发展，水泥及地聚物疏水复合材料作为一种新型建筑材料，逐渐受到业界的关注。

本文将对水泥及地聚物疏水复合材料的研究现状进行分析，以期为相关领域的研究和应用提供参考。

水泥是一种广泛使用的建筑材料，但其表面光滑，导致水分无法迅速排出，从而影响建筑物的使用性能。

地聚物疏水复合材料通过引入特殊的疏水剂和纳米颗粒，使水泥表面具有较好的抗水性能，从而提高建筑物的使用寿命和使用性能。

研究水泥及地聚物疏水复合材料的制备方法、性能及其在建筑领域的应用具有重要的理论和实际意义。

国内外学者对水泥及地聚物疏水复合材料的研究取得了一定的成果。

主要研究方向包括，这些研究成果为水泥及地聚物疏水复合材料的性能优化和应用提供了理论依据和技术支撑。

尽管目前水泥及地聚物疏水复合材料的研究取得了一定的进展，但仍存在一些问题亟待解决。

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 7 期基于动态共价键自修复的光固化高分子材料研究进展余希希1，张金帅2，雷文1，刘承果2（1 南京林业大学理学院, 江苏 南京 210037；2 中国林业科学研究院林产化学工业研究所，江苏 南京 210042）摘要：光固化技术的高效、适应性广、经济、节能与环境友好等特点使得近年来光固化高分子材料在人类生产生活中被广泛应用。

然而，光固化高分子材料的结构稳定性使得材料表面或内部一旦出现破损便难以修复，造成大量资源浪费与环境污染。

动态共价键可以在外界刺激作用下（光照、加热等）发生可逆的断裂和重组，从而导致分子拓扑结构的动态调整，赋予光固化高分子材料结构可调整、可循环利用和自修复性能等。

本文综述了近些年来基于酯键、Diels-Alder 反应、二硫键、硼酸酯键、位阻脲键等可逆共价键自修复的光固化高分子材料设计与制备，对近年来不同类型动态共价键光固化高分子材料的优缺点和应用进行了评述，最后指出动态共价键光固化高分子材料力学性能的弱势以及基于动态共价键修复的单一性，并对该领域未来的研究方向作了展望。

关键词：动态共价键；修复；光固化；聚合物；合成中图分类号：TB381 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）07-3589-11Research progress of self-healing photocuring polymeric materials basedon dynamic covalent bondsYU Xixi 1，ZHANG Jinshuai 2，LEI Wen 1，LIU Chengguo 2(1 College of Science, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, Jiangsu, China; 2 Institute of Chemical, Industry ofForest Products, Chinese Academy of Foresty, Nanjing 210042, Jiangsu, China)Abstract: Photocuring technology is highly efficient, adaptable, economical, energy-saving and environmentally friendly, making photocuring polymeric materials widely used in human production and life in recent years. However, the structural stability of Photocuring polymeric polymers makes it difficultto repair the materials once they are broken on the surface or inside, resulting in a large amount of wasted resources and environmental pollution. Dynamic covalent bonds can be reversibly broken and reorganized under the action of external stimuli (light, heating, etc .), which leads to dynamic adjustment of molecular topology and gives light-cured polymer materials structural adjustability, recyclability and self-healing properties. This paper reviewed the design and preparation of photocuring polymeric materials based on ester bonds, Diels-Alder reaction, disulfide bonds, borate ester bonds, site-resistant urea bonds and other reversible covalent bond self-repairs in recent years, summarized the advantages, disadvantages andapplications of different types of dynamically covalently bonded photocuring polymeric materials in recent综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1608收稿日期：2022-08-31；修改稿日期：2022-10-23。

自修复导热复合材料
自修复导热复合材料是一种具有自修复能力的复合材料，这种材料能够在受损后自我修复，恢复其导热性能和机械性能。

自修复导热复合材料主要涉及高回弹性、维持界面的黏附性、快速自修复性等方面。

以下是一个关于PBA-PDMS/FGf自修复导热复合材料的例子。

这种材料由天津大学封伟教授团队研发，通过使用乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为交联增强剂，聚2-[[（丁胺基）羰基]氧基]乙酯（PBA）作为软段，优化分子间的高密度氢键相互作用和分子间的强交联的比例，合成了一种具有高黏附力和快速完全自修复的聚合物材料。

此外，他们还在这种聚合物材料中掺入褶皱石墨烯（FGf）作为导热填料，制备出了高回弹、高导热、强界面黏附性的快速自修复的导热复合材料PBA-PDMS/FGf。

这种材料的PBA分子间氢键可以在材料损伤处实现分子链段的重组，抑制和修复材料的裂纹和分层，实现导热通道和碳骨架的重新构建。

在室温下修复2小时后，PBA-PDMS/FGf复合材料的导热性能和机械性能可以恢复到初始状态。

以上内容仅供参考，建议查阅关于自修复导热复合材料的文献报告或咨询材料学专家，获取更准确的信息。

高强度本征型自修复聚氨酯材料研究进展王卓超;孙春强;姬栋超;王鹏飞;杨磊;曹文鑫;朱嘉琦【期刊名称】《表面技术》【年(卷),期】2022(51)8【摘要】聚氨酯(PU)是一类具有高柔韧性和耐久性的弹性体聚合物,由多元醇与异氰酸酯通过加成聚合反应制备而成,广泛应用于工业、电子产品、建筑、运输和医疗等领域。

引入自修复性能可为PU的使用寿命提高和可回收性做出巨大贡献。

然而自修复要求聚合物分子链具有较高的运动能力,其引入往往会带来材料机械性能的下降,导致高强度自修复PU制备一直面临挑战。

汇总了近年来高强度本征型自修复PU材料研究的思路与成就,总结了由多种相互作用力控制的自修复机制在平衡机械性能和可修复性的重要性。

梳理了自修复PU的增强方式,首先是最常用的纳米填料增强,主要包括碳纳米管和石墨烯等碳基填料来提高自修复PU的力学性能;其次是利用特殊的分子设计方式,将富含氢键的基团引入侧链或主链中,通过提高氢键的密度使PU表现出优异的机械性能,实现高机械强度与高自愈合效率的共同突破;最后是控制“微相分离”,通过调节PU中的软基体与硬畴的分离程度,平衡材料的机械性能和自修复能力,获得高强度自修复PU。

在此基础上,对目前各类增强方式存在的问题进行了对比和分析,并对高强度本征型自修复PU的发展方向和应用前景做出了展望。

【总页数】15页(P1-14)【作者】王卓超;孙春强;姬栋超;王鹏飞;杨磊;曹文鑫;朱嘉琦【作者单位】哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所;哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室;国营芜湖机械厂;哈尔滨工业大学分析测试与计算中心【正文语种】中文【中图分类】TQ323.8【相关文献】1.本征型自修复聚氨酯材料的研究进展2.本征型导电自修复材料的研究进展3.本征型自修复高分子材料的研究进展4.本征型自愈合聚氨酯及其相关复合材料的研究进展5.本征型自修复橡胶材料的研究进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

水泥基功能复合材料研究进展及应用近年来，随着科技的发展和人们对建筑材料性能的不断追求，水泥基功能复合材料作为一种新型材料，受到了越来越多的关注和研究。

本文将从功能复合材料的概念入手，逐步深入探讨水泥基功能复合材料的研究进展及其在建筑领域的应用，希望能为读者带来全面、深入的理解。

1. 功能复合材料的概念功能复合材料，顾名思义，是指具有多种功能的复合材料。

它不仅具有传统材料的结构性能，还拥有其他特殊的功能，如导电、隔热、防护等。

水泥基功能复合材料即是将水泥作为基础材料，通过添加各种纤维、填料、外加剂等，赋予水泥材料更多的功能和性能。

2. 水泥基功能复合材料的研究进展随着人们对建筑材料性能要求的不断提高，水泥基功能复合材料的研究也日益深入。

目前，国内外学者在该领域开展了大量的研究工作，涉及材料的种类、性能测试、生产工艺等方面。

有学者提出了以碳纳米管为填料的水泥基复合材料，具有良好的导电性能和增强效果；还有学者利用纳米材料改性水泥基材料，使其具有了自修复的功能；光伏材料、相变材料等也被引入水泥基材料中，使其具备了光伏发电、节能保温等功能。

3. 水泥基功能复合材料在建筑领域的应用水泥基功能复合材料以其独特的功能和性能，在建筑领域有着广泛的应用前景。

它可以用于加固和修复混凝土结构，提高建筑物的抗震性能和使用寿命；它还可以应用于新型建筑材料中，如绿色建筑、节能建筑等，满足人们对建筑材料多功能化的需求；在特殊环境下的建筑，如海洋工程、高温地区建筑等，水泥基功能复合材料也具有独特的应用优势。

4. 个人观点和理解在我看来，水泥基功能复合材料的研究和应用前景十分广阔。

通过不断改进材料的配方和生产工艺，我们可以为建筑行业带来更多创新的解决方案，如更安全、更耐用、更节能的建筑材料。

我也认为在推动研究的我们需要对水泥基功能复合材料的成本、环保等方面进行深入思考，努力实现材料的可持续发展。

总结回顾通过本文的介绍，我们对水泥基功能复合材料有了全面的了解。

国外碳纳米管复合材料研究现状碳纳米管自被发现以来，因其独特的结构和优异的性能，成为了材料科学领域的研究热点。

特别是在复合材料领域，碳纳米管的加入为材料性能的提升带来了新的契机。

国外在碳纳米管复合材料的研究方面取得了众多显著的成果，本文将对其进行详细阐述。

一、碳纳米管的特性碳纳米管具有极高的强度和韧性。

其强度可达到钢铁的数十倍，同时具有出色的柔韧性，能够承受较大的变形而不断裂。

此外，碳纳米管还具有优异的电学性能，电导率极高，可与金属相媲美。

良好的热学性能也是其特点之一，热导率高，散热效果好。

这些特性使得碳纳米管在复合材料中具有极大的应用潜力。

二、国外碳纳米管复合材料在不同领域的研究现状1、航空航天领域在航空航天领域，对材料的性能要求极为苛刻。

国外研究人员致力于将碳纳米管复合材料应用于飞机结构件中，以减轻重量并提高强度。

例如，美国的研究团队成功开发出了碳纳米管增强的碳纤维复合材料，用于飞机机翼的制造，不仅减轻了结构重量，还提高了抗疲劳性能和耐腐蚀性。

2、电子领域在电子领域，碳纳米管复合材料可用于制造高性能的电子器件。

日本的科研人员成功制备出了碳纳米管与半导体材料复合的薄膜，用于制造柔性显示屏，具有更高的分辨率和更低的能耗。

此外，碳纳米管复合材料还可用于制造高效的电池电极，提高电池的充放电性能和循环寿命。

3、能源领域能源领域也是碳纳米管复合材料的重要应用方向。

德国的研究小组开发出了碳纳米管与聚合物复合的质子交换膜，用于燃料电池中，提高了燃料电池的功率密度和稳定性。

在太阳能电池方面，国外研究人员将碳纳米管与光伏材料复合，提高了太阳能电池的光电转换效率。

4、生物医学领域在生物医学领域，碳纳米管复合材料具有广阔的应用前景。

美国的科研团队研发出了碳纳米管与生物活性分子复合的材料，用于药物输送和组织工程。

碳纳米管的高比表面积和良好的生物相容性，使得药物能够更有效地负载和释放，促进组织的修复和再生。

三、制备方法1、溶液共混法这是一种较为常见的方法，将碳纳米管和基体材料分散在溶剂中，通过搅拌、超声等手段使其均匀混合，然后去除溶剂得到复合材料。

第26卷第2期2008年3月北京工商大学学报(自然科学版)Journal of Beijing Technology and Business University (Natural Science Edition )Vol 126No 12Mar.2008 文章编号:167121513(2008)022*******微胶囊自修复技术及其在聚合物基复合材料中的应用叶都长,　张　力,　孟春玲(北京工商大学机械自动化学院,北京　100037)摘　要:介绍了微胶囊技术以及微胶囊自修复聚合物材料的自修复机理,阐述了微胶囊自修复技术在聚合物基复合材料损伤自修复过程中的应用,讨论了微胶囊自修复技术的研究成果.关键词:微胶囊;自修复;复合材料中图分类号:TQ050143;TB381 文献标识码:A 收稿日期:2007210223基金项目:北京市属市管高等学校拔尖创新人才资助项目.作者简介:叶都长(1983—),男,浙江温州人,硕士研究生,研究方向为机械设计及其理论;张　力(1959—),女,湖北荆门人,教授,博士,主要从事复合材料力学研究,通讯作者;孟春玲(1966—),女,山东潍坊人,副教授,硕士,主要从事固体力学、计算力学方面的研究. 自修复是生物体的重要特征之一.生物体内具有自组装构筑的微结构,这些微结构赋予生物体一些特殊的自修复功能.例如,当皮肤遭受创伤后,受损处的血管发生破裂,血液在破裂处流出并形成血凝块,初步连接破裂面,然后血液在受损表面结痂.当血痂内新的皮肤形成后,血痂会自行脱落,生物体完成了其自修复过程.所谓自修复材料就是指能够模仿生命系统,同时具有感知和激励双重功能的材料.材料一旦产生缺陷,在没有外界作用的条件下能够自我修复.模仿生物体损伤自修复的基本原理,使复合材料对内部或者外部损伤能够进行自修复和自愈合,从而消除隐患,恢复和增强材料性能,延长材料的使用寿命,这在军工、航天、电子、仿生等领域显得尤为重要[1].1　微胶囊技术微胶囊(microcapsule )是一种通过成膜材料将囊内空间与囊外空间隔离开来,形成特定几何结构的微型容器,直径一般为1～1000μm ,随着微胶囊技术的发展,目前已制备出粒径在1～1000nm 的纳米胶囊[2].微胶囊的优点在于形成微胶囊后,芯材料性质不受外界影响被保留下来.通常将成膜材料形成的包覆膜称为壁材或囊壁,成膜材料内部被包覆的物质称为芯材或囊芯.111　微胶囊壁材微胶囊壁材是决定微胶囊性能的关键因素.一般来说,对壁材的主要要求有无毒、性能稳定、成膜性好、无刺激性、有一定的强度以及可塑性等.相当多的无机材料和有机材料都可作为壳材料,但是高分子材料最为常用.目前,可以作为微胶囊壳材料的高分子材料很多,主要分为天然高分子材料、半合成高分子材料和合成高分子材料.112　微胶囊芯材芯材可以是单一的,也可以是混合的.目前修复用粘接剂多为双组分型,使用前修复剂和固化剂必须是分开放置的.可以分别把修复剂和固化剂作为芯材制备成微胶囊,使用时将这些胶囊按一定比例混合后掺入基体材料.用于微胶囊自修复的芯材必须具备低黏度、低挥发性和室温下快速反应的特点,同时还要满足寿命长、在聚合过程中收缩率低等特点.72113　微胶囊的制备方法微胶囊化过程是用膜材料在芯材料外层形成一层连续而薄薄包裹层的过程.根据涂层方法进行分类,可以将微胶囊的制备方法分为化学法、物理化学法和物理法.化学法主要是利用单体小分子发生聚合反应生成高分子成膜材料将芯材包覆,常用的方法是原位聚合法.物理化学法是通过改变条件如温度、p H值、加入电解质等使溶解状态的成膜材料从溶液中聚沉出来并将囊芯包覆形成微胶囊,如水相分离法、油相分离法.物理法主要是利用物理和机械原理的方法制备微胶囊,主要有空气悬浮法、喷雾干燥法、包结络合法、真空蒸发沉淀法和静电结合法[3].随着微胶囊技术迅速发展,其应用范围也从最初的药物包覆和无碳复写纸扩展到医药、食品、农药、饲料、油墨、粘合剂、化妆品、洗涤剂、感光材料、纺织等行业,取得较广泛的应用.尤其是随着微胶囊技术在生物、医学领域的推广应用,微胶囊技术已被广泛的应用于动物细胞的大规模培养、细胞和酶的固定化、药物控制释放、抗癌药物的筛选以及蛋白质等物质的分离等方面.2　微胶囊自修复机理微胶囊自修复材料的修复机理如图1[4].当材料受损产生微裂纹时,裂纹顶端应力集中引发微胶囊破裂,修复剂通过毛细作用释放至受损处,填充裂纹,与添加到材料中的催化剂接触,发生聚合反应,使微裂纹得到愈合,达到修复的目的.根据材料修复机理可知,用于自修复聚合物的微胶囊不仅要在存放过程中储存修复剂,而且当基体材料发生破坏时,能为修复过程提供一个力学诱发剂.微胶囊必须拥有足够的强度,在聚合物加工过程中保持完整无缺;并且拥有足够的外力灵敏性,在聚合物发生破坏时能够迅速破裂.这样,就要求包覆修复剂的囊壁与基体聚合物有高粘接强度,并且有适当的强度;同时,修复剂的粘度要小,有很好的流动性,在环境温度和压力下可以长期储存,发生聚合时体积收缩率低.为了保证有长时间的存放寿命,胶囊的密封性要好,保证修复剂不能渗透和扩散到囊壁外.图1　微胶囊自修复机理3　微胶囊自修复技术在复合材料中的应用 聚合物基复合材料具有质量轻、结构设计可调整性好、比强度和比刚度高、阻尼减振性好、抗疲劳性及耐环境性能优良等优势,其力学性能可以与金属材料相媲美,工艺性又优于金属材料,这些优点使其在军工、航空航天制造业中得到了广泛的应用[5].但聚合物基复合材料在长期使用过程中受到外部条件如温度、湿度、压力、电、磁、超声波等因素的影响,内部容易出现微裂纹.聚合物的微裂纹通常产生在基体的深处,难于检测和修复.这种微裂纹的出现和扩展将引起材料整体性能的下降,导致构件的过早失效,最终导致材料的破坏.这些微裂纹的产生,是复合材料设备主要的安全隐患,可能带来灾难性的后果,这一点,在航空航天以及军事设备上显得尤为突出.82北京工商大学学报(自然科学版) 2008年3月采用微胶囊自修复技术对复合材料进行修复是一种理想的材料损伤修复技术.利用材料内胶囊的自感知以及裂纹尖端的应力集中作激励,在材料受损时自动使微胶囊破裂,释放修复剂,与基体中的催化剂发生聚合反应,粘接裂纹表面,对微裂纹进行修复.这样有效阻止了微裂纹的继续扩展,大大提高了复合材料的使用寿命,降低了维修与维护成本[6].4　微胶囊自修复技术的研究成果具有自修复功能的复合材料这一概念是由美国军方在20世纪80年代中期首先提出的.近年来,随着微胶囊技术的迅速发展,微胶囊在聚合基复合材料裂纹自修复方面的应用逐渐得到了重视,并成为新材料领域研究的一个热点.近来,Brown、White等[7]利用埋植微胶囊技术,得到一种具有自修复功能的环氧树脂复合材料体系.该体系是以一种具有高度稳定性且黏度较低的双环戊二烯(DCPD)单体为囊心材料,聚脲甲醛(PMU)为囊壁,在Grubbs催化剂的影响下产生交联聚合.结果表明材料的修复效率η可高达75% (η=K1Chealed/K1Cvirgin,其中K1Chealed是修复样品的断裂韧性,K1Cvirgin是原始样品的断裂韧性).Brown等[8]也研究了上述自修复复合材料,通过对材料的疲劳性能及修复效率研究,结果表明,微胶囊的加入能明显改善环氧基体的韧性,通过优化催化剂(质量分数3%)和微胶囊的浓度(质量分数5%)体系的修复效率超过90%,但该体系还存在一定的缺陷.例如,Grubbs催化剂有一定的使用寿命并受稳定性等条件限制;交联聚合反应带有一定体积收缩且烯烃聚合后聚合物与基体并不存在化学键结合,界面黏结力弱,修复后的强度比较低.K essler等[9]利用PMU包覆DCPD制备的微胶囊,初步研究了E2玻纤/环氧树脂复合材料的自修复情况,研究表明材料裂纹修复效率可达67%.J ung等[10]研究了一种自修复聚酯基体复合材料,在这种材料中利用埋植PMU微胶囊储备一种裂纹填充剂,然后将其释放至裂纹中粘合,裂纹聚酯基体网络中的官能团会引发修复行为的发生.此外,Brown等还对环氧树脂复合材料的缓阻作用和微胶囊的自修复进行了大量的研究.5　结　语微胶囊自修复技术的提出为聚合物基复合材料微裂纹的粘结修复提供了一种新型有效的途径,为预防复合材料潜在的危害提供了一种新的方法.微胶囊自修复复合材料可应用于越来越多的领域,微胶囊自修复技术将有广泛的应用前景.但是,微胶囊自修复技术在复合材料应用方面还存在不少问题,如微胶囊的浓度、尺寸、分布和稳定性,微胶囊与基体材料的相容性,聚合反应导致的体积缩小等因素,都会影响到材料的自修复效果,对微胶囊自修复技术的应用研究还有待进一步深入.参考文献:[1]　李元杰.微胶囊自修复聚合物材料的研究进展[J].工程塑料应用,2005,33(1):68270.[2]　乔吉超.自修复聚合物材料用微胶囊的研究进展[J].化工进展,2006,25(12):140521409.[3]　李岚,袁莉.微胶囊技术及其在复合材料中的应用[J].塑料工业,2006,34:2872289.[4]　党旭丹,张恒,贺跃进.胶囊型自修复智能复合材料研究[J].材料导报,2005,19(1):30232.[5]　缪钱江.自修复复合材料研究进展[J].材料科学与工程学报,2004,22(2):3012303.[6]　田薇.自修复聚合物材料用微胶囊[J].化工学报,2005,56(6):113821140.[7]　Brown E N M,White J S,S ottos S R,Nancy R.Frac2ture and fatigue behavior of a self2healing polymer com2 posite[J].Materials Research S ociety Symposium2Pro2 ceedings,2003,735:1012106.[8]　Brown E N,White S R,S ottos N R.Microcapsule in2duced toughening in a self2healing polymer composite[J].Journal of Material Science,2004,39(5):1703.[9]　K essler M R,S ottos N R,White S R.Self2healingstructural composite materials[J].Composites Part A:Applied Science and Manufacturing,2003,34(8):743. [10]　J ung D,Hegenman A,S ottos N R.Self2healing compos2ites using embedded microspheres[J].Composites andFunctionally Graded Materials,2001,80:2652275.92第26卷第2期 叶都长等:微胶囊自修复技术及其在聚合物基复合材料中的应用03北京工商大学学报(自然科学版) 2008年3月TECHN OLOG Y OF SE LF2REPAIR WITH MICR OCAPSU LE AN D ITS APPLICATION T O POLYMER MATRIX COMPOSITEYE Du2chang,　ZHAN G Li,　M EN G Chun2ling(College of Mechanical Engi neeri ng and A utom ation,Beiji ng Technologyand B usi ness U niversity,Beiji ng100037,Chi na)Abstract:Microcapsule technology and the self2repair mechanism of self2repair polymer materials with microcapsule were introduced.The application of microcapsule self2repair technology to the self2healing process of polymer matrix composites was emphasized.The achievements in this field were reviewed.K ey w ords:microcapsule;self2repair;composite(责任编辑:檀彩莲) (上接第26页)A FACE2LOCATION AL G ORITHM FOR MONIT ORINGSYSTEM OF D RIVER’S D RIVING STATEGUO K e2you,　WU Pei2min(College of Mechanical Engi neeri ng and A utom ation,Beiji ng Technology andB usi ness U niversity,Beiji ng100037,Chi na)Abstract:Concerning that this article mainly studies the driver’s face2location design and we can limit the background image acquisition,therefore,this artical introduces interframe information technology with the differential analysis methods and taking use of two binary images related,re2use horizontal and vertical projection methods for rough positioning of the head and shoulder.Again based on his2 togram equalization and the original image value of the margin two further precision positioning face.The algorithm show itself with high speed,accurate positioning,test results prove good,and achievesa certain purpose.K ey w ords:surveillance of driver’s action;differential algorithm;threshold method;filtering noise;projection(责任编辑:檀彩莲)。