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自愈材料可以应用在哪些方面?

来源:www.zuowenzhai.com    作者:编辑   日期:2024-06-02
自愈塑料的优势

青蛙化工网来回答与化工塑料相关的问题,自愈塑料(仿生塑料)的优势:
1, 多次自愈式修复嵌入式愈合化合物只能自修复一次,自愈塑料是可以反复进行自修复,多次自修(青蛙化工);
2,环保无毒自愈塑料相比许多其他塑料更为环保,青蛙化工网认为:因为其生产过程基于水性塑料,而不是依赖于潜在的有毒成分等。
3,广泛替代传统塑料(理论上)青蛙化工网:自愈塑料(仿生塑料)理论上可广泛应用于很多领域,并且可以替代传统不可自愈的各类塑料等,实践上可能需要长时间等待大规模应用:
汽车例如汽车挡泥板上的划痕,可能只需将其暴露在强光下即可自行修复;
飞机关键部件受损后裂缝边缘会显示出红色警示标记,便于工程师决定是用照灯的方式“治愈”损伤,还是进行完整的组件更换;
武器系统也可以大规模使用自愈是塑料替代传统工程或特种塑料。
有文献资料显示:西班牙科学家表示,现已成功研制世界上第一种自愈合聚合物,能够自动修复外型。来自圣塞瓦斯蒂安市电气化学中心的研究人员称,这种奇特的材料被一切为二仍能自动愈合在一起,97%的测试样本在两个小时之内愈合完成。
据科学家阿莱特兹-雷科罗(Alaitz Rekondo)等人称,用手拉伸该材料并非易事,这种材料在室温条件下具有自愈合功能,而无需任何额外的介入干预,例如:加热或者光源。
科学家强调称,由于类似的聚合物已用于许多商业生产,该聚合物颇具吸引力,易于投入真实的工业应用。
但是青蛙化工网.com和塑料派都认为:自愈塑料(仿生塑料)看起来很美,但是大规模应用还有很长的路要走!

木材是植物的“产品”。乔木和灌木的祖先是羊齿科植物,这种植物的历史可追溯到泥盆纪。约在2.5亿年前的二叠纪,这种原始羊齿科植物发展为针叶树,直到一亿年前的白垩纪才形成宽叶树。
古代人们起初是不经加工就利用树木取得食物,以后,又把木棒和石头结合起来(石斧)以及把手杖和石头结合起来(矛),从而首次制造了工具。随着学会用火,木材在数千年内成为人类最重要的能源。因此,人类应用木材起始于获取能源。约在新石器向中石器时代过渡时期(约1万年前),人类学会了加工木材,人类学会用木材造船和修筑简单的住所以及制造各种家庭用具。直到最近三四千年,木材作为原材料应用才发展到目前的状况。现在我们在技术和艺术活动中到处可见,木材。
木材虽密实,但仍是一种孔隙性有机材料,木材由其细胞构成,细胞壁内的空腔中充有多种不同物质。木材的原始形式,即未经加工的形式,称为原木。木材都址指砍伐后的、长度厚度和质量不同的树木。可见木材既是原料又是材料。木材主要产在经济林中,在一定程度卜也来自森林之外(公路、通道)。大陆的13有森林覆盖,当然其中有50%的面积不易通行。约有35%的森林面积未加利用,也就是说这种森林的生长无人工影响。世界森林面积只有11%左右属于经济林。人类付出力量经营经济林,以获得木材。木材砍伐分两个阶段,其小又要区别初期利用和最终利用。按森林建设和保障质量的要求,在种植了15~30年以后要进行初次砍伐。以后每隔5~10年重复进行(使森林变稀,初期利用)。到树木完全成熟(不同树种的成熟期介于80~140年之间)为止,整个森林面积上生产的全部木材有40%到60%已经砍伐进行初期利用,其中大部分为较细的木材品种,然后才将余留的树木伐掉(较粗的木材品种)。
从物理上看,木材并不密实,含有大大小小的空腔,因此称之为孔隙体。细胞壁的空腔(毛细管)比细胞的空腔小得多。并在一定程度上充填有水或水汽混合物。木材的这种水分对其强度影响很大。木材的体积密度为300~900公斤每立方米,软木与硬木的界限约为500公斤每立方米,如不考虑空腔,即所谓“净密度”,对木纤维是1600公斤每立方米,对木质素是1400公斤每立方米,对所有树种,可用的平均值为1500公斤/米3。木材像任何孑L隙物体一样,吸收空气中的水蒸气,这就是说有吸湿性。随着空气的温度及湿度的不同,木材总是具有相应的湿度,也就是说,木材和环境空气间总是达到吸湿平衡状态。空气相对温度为60%,湿度为20%时,木材经过一段时间的适应后,湿度达到11%。木材吸水膨胀,反之则收缩。俗话说这是木材在“干活”。其轴向上的膨胀和收缩率大多降低0.5%,故可以忽略不计;而切向上的长度变化(松树为8%)几乎总是经向上的两倍,但膨胀和收缩只发生在湿度从0%到30%这个范围内,之后就达到所谓纤维饱和状态,停止了这个过程,水分继续增加而膨胀不会继续增加。木材的热延伸性意义不大。木材的磁性能也相当有利,因为用木材制作天线的塔架时,它几乎不影响天线的发射电磁场。木材的声学特性与其他材料有明显区别。因此在制作乐器方面优先得到采用。最典型的例子是声阻力和隔声能力比金属高十倍左右。木材也具有良好的弹性。如果木梁的负荷处于虎克定律范围而距离破断负荷足够远,那么在当负荷解除时,变形几乎完全消失,这是典型的弹性材料性质。当然,木材也像其他材料那样具有屈服现象,即在一定负荷下,变形与时间有关。
木材的强度(在毛密度条件下测出)是突出的,然而,木材允许负荷仅为破断力的i0%左右,所有强度特性与木材的水分相关,水分增加,强度下降。例如,水分为50%时,强度为初始值的50%以下。
木材缺点中最甚者,是容易受到寄生的菌类及寄生虫的侵蚀,但可以用某些药剂和其他方法保护木材。
木材的质量和品种的不同,每立方米的价格也不同,我们决不能忽视。森林除了有生产木材的功能以外,还有其他功能。它们对国家文化、环保、水土保护和人类休养的重要性是难以用数字表达的。
目前,我们的地球上有24亿公亩的有用森林(全部森林面积为38亿公亩),可供利用的木材约有3000亿立方米,其中每年约采伐30亿立方米。到2000年,全世界每年的木材消耗量将从目前的28亿立方米左右增加到近50亿立方米。
从世界范围来看,在天然原料的使用数量方面,木材仅决于煤和石油而居第三位,因而在整个原料经济中占有重要地位。木材同煤、石油及另外一些天然原料(金属矿、矿物)相比,有一个根本性的区别,就是它作为天然高分子聚合物能够不断生长,从而能持久地供人使用。由于气候、供水设施、国家文明及其他原因,地球上可居住地区的森林必须保持一定面积,因此木材生产将持久不断。但木材产量也不能任意提高,因为一棵树从幼树到可砍伐要生长80~140年,而人烟稀少或无人地区的砍伐在经济方面也有一定限度。
谨慎而节约地使用材料的要求无疑也适用于木材,何况木材并不是取之不尽的。根据预测,木材必然发展为化学燃料。这种趋势可能会使木材这种“传统”的原材料到20世纪末在材料经济中的地位发生质的变化。

日前,美国科学家研制成功了一种新型的材料,它的名字叫“自愈”材料,它是迄今为止世界上第一种具备自我修复能力的材料。

这种“自愈”材料,有一种“自愈”的能力。它的出现,有望解决复合材料在航空航天应用领域出现细微裂纹而造成安全隐患的问题。

航空航天领域所采用的复合材料是由玻璃纤维、碳或其它材料与树脂混合而成的。现在,这种复合材料已被广泛应用于网球拍、飞机、宇宙飞船等其它各种场合。但是,复合材料也有它的缺点,当它遭受损伤的时候,就会从细徽的裂纹开始,随着裂纹的逐渐扩大,从而造成强度的逐渐减弱,最后直至断裂。

从表面上看,这是一个技术性的难题,但是科学家却采用了一种看似简单的方法来做实验,希望可以解决这个难题。

实验中,他们在复合材料中添加了一种细水胶囊,在这种胶囊的内部含有胶水,胶囊的厚度只相当于人的一根头发丝那样的粗细。而添加的方式,科学家采用的是,把胶囊喷洒到目前仍然处于实验阶段的一种新型玻璃纤维复合材料上。

一段时间后,当这种复合材料的表面有了细微的裂纹时,这些胶囊就出现了破裂,这时它就会沿着裂纹的走向释放出胶水,来弥合这些裂纹。等到48个小时以后,在出现裂纹的受损部位,复合材料的强度就能恢复到原来强度的75%。

但是,科学家们同时也发现,采用这种方法也是有弊端的,它会受到条件的限制,不能被广泛的使用。当材料处于高温的环境时,就会减弱胶水的定型固化作用,另外,“自愈”的过程也会消耗很长的时间。因而,让它无法适用于许多的应用场合。所以科学家表示,目前这种新型复合材料要投入商业生产和应用,时机还不太成熟。

这种“自愈”材料如果要投入实际的应用,非常适合于宇宙飞船、桥梁支架、人造关节之类的材料制作上。因为,这些场合一旦出现问题,维修人员难以或根本就无法接近。

此外,科学家也正在探索它的另一个应用场合,那就是计算机在印刷电路板的过程。如果研制成功,它可以解决由多层板基材料压制在一起的电路板在生产过程中,由于出现细微裂纹而只能报废的问题。

“自愈”材料的问世,是人类智慧的结晶。如果被投入广泛的应用,它必将在很多领域解决减少损失、消除安全隐患的问题。




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(编辑:温牲欧)
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