能“自愈”的复合材料

    【科普小博士】

    由两种以上的不同材料复合在一起形成的材料称为复合材料。例如，用黏结力很强的环氧树脂与碳纤维黏合在一起就形成复合材料。与我们熟知的金属、混凝土、木材、塑料等传统材料不同，这种复合材料很轻、强度很高、耐腐蚀、制造方便，被广泛地用在航空航天、交通运输、化学化工、绿色能源、体育用品等领域。

    随着人类探索太空、利用太空活动的增加，复合材料已经成了航天工程不可或缺的材料。目前，在地球轨道上的卫星、空间站等航天器越来越多，还有飞向月球和更遥远火星的航天器。设想一下，这些航天器一旦受伤了怎么办？

    当动物和植物受伤后，伤口会自己长好，在医学上叫“自愈合”。科学家模仿动植物的伤口自愈合功能，开发了一种神奇的能使“伤口”自愈合的复合材料，用这种使材料制造的航天器在太空中受伤后能自己愈合伤口，复合材料的力学性能得到恢复，从而大大延长航天器的寿命。

    制造伤口能自愈合的复合材料，要预先将包了活性树脂的微胶囊和催化剂分散在复合材料中。微胶囊的结构类似于我们平常吃的鸡蛋，有一个硬质外壳，里面包着液体树脂，但是它很小，直径在1微米-500微米左右，只有鸡蛋直径的百分之一左右。当复合材料受伤开裂时，微胶囊的外壳发生破裂，树脂流出来遇到催化剂后发生化学反应，树脂的状态从液态转变成坚硬的具有很好力学性能的固体，将复合材料的伤口合起来。

    复合材料自愈合的原理不难理解，但要做到实际应用，还要攻克很多难题，目前科学家能使复合材料自愈合后的力学性能恢复到原来的80%左右，已经非常接近实用水平。自愈合复合材料发展前景光明，发展潜力巨大，在许多工业领域都亟待我们创新性地去开发、应用。

    （作者单位：华东理工大学）