自修复材料ppt课件.ppt

1、外援型自修复聚合物材料,14723571 翟翠红,2,目录,方法分类 微胶囊自修复技术 其他自修复技术 结论展望,3,区别：自修复体系是否需要外加修复剂。,自修复 聚合物材料,外援型,本征型,本征型自修复：通过材料内部所特有的化学键或特 征官能团的作用实现自修复功能。 外援型自修复：是通过在材料体系内外加修复剂实现自修复功能。,4,外援型自修复方法,1.微胶囊自修复 2.空心纤维自修复 3.纳米粒子自修复 4.微脉管自修复 5.碳纳米管自修复,5,1.微胶囊自修复技术,受到损伤,产生微小的裂痕,打开含有治愈剂的微胶囊,治愈剂泄漏、填补了裂痕,发生化学反应,治愈剂固化,裂痕填充,6,1.微胶囊自

2、修复技术,微胶囊体系： 在高分子材料中，加入由裂纹控制释放的微胶囊型修复试剂，胶囊内的修复试剂与内置的催化剂接触时发生聚合，修复断裂面。 微胶囊的制备方法有化学法、相分离法和物理法。化学法是通过单体小分子发生聚合反应成膜包覆在芯材表面形成微胶囊，是常用的制备方法。,7,在Grubbs 催化剂作用下DCPD 发生的开环易位聚合反应,1.1 双环戊二烯自修复体系,8,微胶囊自修复过程示意图: (a) 基体出现裂纹; (b) 裂纹破坏微胶囊， 修复剂释放到裂纹面; (c) 修复剂在催化剂作用下发生交联反应，修复裂纹,1.1 双环戊二烯自修复体系,9,微胶囊的制备,10,内置催化剂微胶囊和相分离修复剂

3、液滴的复合材料的自修复概念示意图,1.2 乙烯基酯树脂自修复体系,（二丁基二月酸锡）,（聚硅氧烷）,11,PDMS 与PDES 在DBTL 作用下发生的化学反应,PDMS,PDES,12,芯材的选择上应该满足以下条件： 具有较低的黏度和良好的流动性，在微胶囊破裂后可以快速地填充裂缝； 不能溶解壁材； 具有良好的室温固化性，可以在裂缝处实现快速的室温固化； 固化时体积收缩率要小。 壁材则应该满足： 具有一定的强度但又不能硬度太大 不能被涂料中的溶剂所溶解； 要与涂料中的基体树脂具有良好的附着力； 要有良好的封闭性，保证芯材不渗透、不扩散。,13,2.中空纤维自修复技术,空心纤维自修复聚合物材料示

4、意图,14,中空纤维法自修复过程示意图,15,3.纳米粒子自修复,纳米粒子自修复机理: 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。,16,Gupta 等在300 nm 厚的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）膜顶层沉积了50 nm 厚度SiO2 涂层，再将粒径3.8 nm 的CdSe/ZnS 纳米粒子加入PMMA膜层内。其中纳米粒子通过聚乙烯氧化物处理可使其优先且均匀地分布PMMA 和 SiO2 界面处。当SiO2脆性层产生裂纹时，纳米粒子向裂纹区域扩散，并使其附近的聚合物链发生延伸和扩展，从而起到修复裂纹的作用。,17

5、,4.微脉管自修复,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。 b：双组分微脉管网络体系 c：纵横交叉的微脉管网络体系,微脉管网络自修复聚合物材料微脉管排列方式示意图,18,5.碳纳米管自修复,碳纳米管作为材料自修复体系，其修复机理如图所示，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。,碳纳米管自修复机理示意图,19,Liu 等通过分子动力学模拟单壁碳纳米管内存贮苯乙炔修复剂，并将碳纳米管埋植在内含催化剂的环氧树脂基体中，模拟结果指出，修复剂苯乙炔可5ps内填充裂纹处。,20,展 望,未来发展趋势主要为： 优化和开发新的自修复体系，提高修复效率