光引发自修复微胶囊的制备及涂层自修复性能EI北大核心CSCD

以光固化树脂脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和光引发剂为芯材,脲醛树脂为壁材,采用原位聚合法制备了可用于光引发自修复的微胶囊。通过红外光谱、扫描电镜观察了微胶囊的形态及结构,采用光学显微镜、激光粒度分析仪、热重分析仪对自修复微胶囊的粒径、热稳定性及修复效果进行了表征。结果表明,芯材被成功包覆在微胶囊中,微胶囊合成的优化转速为500 r/min,在此转速下,微胶囊的平均粒径为101.9μm,包覆率为51.46%,微胶囊热稳定温度为226℃。将所制备的微胶囊埋置于涂层中,通过光学显微镜可观察到涂层中的裂纹在UV光照20 min之后得到了明显的修复,且修复过程绿色高效。     

自修复涂层材料研究进展

综述了自修复涂层材料研究进展。重点介绍了几种外援型自修复涂层包括微/纳米胶囊填充型自修复涂层、微/纳米容器填充型自修复涂层以及形状记忆纤维丝/聚合物自修复涂层;同时介绍了几种本征型自修复涂层,包括紫外光引发自修复涂层、热可逆交联自修复涂层以及层层组装自修复聚合物膜涂层。对其自修复机理、涂层的制备、性能及研究进展进行了阐述;最后对自修复涂层的前景进行了展望。     

溶剂微胶囊/环氧树脂复合材料的自修复性能

通过手动修复实验验证了多种溶剂的修复效果,选择可以包裹在微胶囊中的苯乙酸乙酯作为修复剂。采用一步原位聚合法,制备了包裹苯乙酸乙酯的微胶囊,并对微胶囊的表面形貌进行表征与分析。采用手动修复实验,研究了修复时间和修复剂量对修复效果的影响,并将微胶囊加入到环氧树脂基体中实现了材料的原位自修复。研究结果表明,修复时间为24 h,修复剂量为5μL时,手动修复效果可达到最佳。当微胶囊质量分数为5%时,最大修复效率为98%。微胶囊/环氧树脂复合材料具有多次自修复能力。形貌观察结果表明,裂纹在溶剂的溶胀作用下发生了完全修复。     

海藻酸钙/环氧微胶囊在水泥基材料中的自修复作用

采用锐孔-凝固浴法制备海藻酸钙/环氧树脂复合微胶囊,将其应用于水泥基自修复材料。表征了微胶囊的微结构、力学强度和吸水溶胀等性能,并通过X射线计算机断层扫描技术和SEM/EDS分析微胶囊在水泥基材料中的修复作用机制。结果表明:制备的海藻酸钙微胶囊为三维网络支架结构;在粒径为0.7~2 mm,粒径尺寸不影响微胶囊的强度;海藻酸钙含量决定微胶囊的强度、吸水率和溶胀率。海藻酸钙/环氧微胶囊的裂缝修复机制为:基体产生裂缝,微胶囊发生破裂释放环氧树脂,粘结裂缝;裂缝中有水渗入时,微胶囊吸水溶胀,堵塞裂缝,进而促进周围水泥颗粒的继续水化,修复裂缝。     

基于动态共价交联网络自修复涂层的研究进展

涂层是材料抵御外界应力损伤的重要屏障,且随着科技的发展,智能涂层可在原先的基础上赋予涂层荧光、抗菌、检测、传感等先进功能。然而,此类涂层在使用过程中不可避免会受到机械破坏(如擦痕、刮伤等)及与内部各组分应力不匹配引发的宏观或者微观损伤,导致裂纹甚至开裂,结构损伤会引起功能的减弱甚至消失。因此,对涂层结构稳定性和功能持续性提出了更高要求。基于动态共价交联网络的自修复涂层是以动态共价键可逆反应为基础,在一定的外界刺激下建立原料分子与产物分子之间的热力学平衡,通过动态网络“重组”实现对涂层自修复。动态网络活化能的大小不仅能直接反映修复难易程度(反应速率),也能间接反映材料的力学表现。因此,本文将从化学热/动力学角度出发,分析自修复网络构筑与反应活化能之间的关系,并进一步概述基于动态共价交联网络的自修复涂层在传统涂料(层)、智能传感、光学变色、生物医药领域的应用。最后对动态共价自修复涂层目前存在的局限和未来的发展进行展望。     

自修复弹性体的研究进展EI北大核心CSCD

高分子弹性体应用于工程领域中,由于其长期受到静态或动态拉伸、挤压、剪切、扭转等机械作用,使得弹性体内部容易产生微裂纹,这些裂纹不断增长和扩大后,将导致弹性体失效甚至完全破坏。采用自修复技术是减少弹性体等高分子材料早期破坏,提高弹性体寿命的有效方法。近年来,高分子材料的自修复研究由复合材料延伸到弹性体,文中主要综述了基于超分子的自修复弹性体、基于微胶囊的自修复弹性体及其它自修复弹性体的结构、性能、自修复机理和修复效率等。     

具有自修复行为的智能材料模型

根据生物体损伤愈合的原理，设计了具有自修复行为的智能材料模型，分别以环氧树脂和水泥为基体，制作了具有自修复功能的智能材料样品，损伤试验表明，材料具有良好的自动修复能力。     

自修复微胶囊分散对复合材料拉伸性能的影响

为改善亚乙基降冰片烯(ENB)自修复微胶囊在环氧树脂(Epoxy)中的分散性, 采用KH560偶联剂对ENB微胶囊表面进行处理, 探讨KH560改性ENB 微胶囊(KH560-ENB)在Epoxy材料中的分散性及KH560-ENB环氧树脂材料(KH560-ENB/Epoxy)的拉伸性能。结果表明: 对未改性的ENB微胶囊树脂复合材料(ENB/Epoxy), 当ENB微胶囊与Epoxy质量比小于或等于5%时, ENB/Epoxy的拉伸断裂强度、拉伸模量以及断裂伸长率均随ENB微胶囊与Epoxy质量比的增加而降低, 但经不同温度预固化后, ENB/Epoxy复合材料拉伸指标初始下降速率均不同; KH560-ENB微胶囊在Epoxy中累积分布线性拟合相关系数为0.9945, 接近于1, 说明KH560-ENB微胶囊在Epoxy中分散性好, 且KH560-ENB/Epoxy复合材料的拉伸断裂强度提高19.1%, 拉伸模量提高6.6%; 对KH560-ENB/Epoxy复合材料的SEM断面观察结果表明, KH560-ENB微胶囊与Epoxy界面粘接良好。     

聚合物基复合材料自修复的研究进展

复合材料的自修复功能已成为智能材料研究的重点之一。自修复主要包括外援型自修复和本征型自修复,外援型自修复种类主要包括微胶囊型、中空纤维型以及微脉管型自修复;本征型自修复主要包括可逆共价键和可逆非共价键自修复。系统地阐述了这几种典型自修复方法的研究进展及其优势和不足,展望了自修复复合材料的发展及应用前景。     

聚合物基自修复复合材料的研究进展

主要介绍了微胶囊、液芯纤维等不同类型的聚合物基自修复复合材料的制备方法及自修复的基本原理,总结了微胶囊、液芯纤维在聚合物基自修复复合材料中的应用及研究进展,探讨了目前聚合物基自修复复合材料研究中存在的一些难点,最后就自修复材料的发展趋势提出了几点建议.     

沥青材料自修复能力研究进展

总结了国内外沥青材料自修复的研究现状及进展,从自修复机理、自修复能力影响因素及评价方法等方面来介绍沥青材料自修复能力的概况,并指出了国内外现有研究存在的主要问题;随后,概述了提高沥青材料自修复能力的方法:电磁感应加热法、微波加热法、微胶囊法、光催化修复法等先进技术,并指出各种方法的缺陷;最后,根据国内外现有研究,提出了下阶段研究的重点应为:根据自修复机理及影响因素,进行基质沥青选择及沥青混合料的组成优化设计,为真正实现自修复沥青路面提供理论基础.     

纳米微球在生物医药领域的应用

纳米微球技术是近年来在生物技术应用中最为热门的前沿技术之一。各种微球产品的应用给生物技术研究带来了新的课题,形成了众多新的研究领域。从生物技术的发展现状和未来方向出发,对纳米微球在生物医药研究中几个重要领域的应用前案进行了综述。     

Q235/Ni-Co基自修复涂层的制备和耐蚀性能

结合自修复微胶囊防腐涂层与合金镀层的优点,在Q235碳钢基体制备Ni-Co/Cap(T+Y)复合涂层以提高碳钢材料的耐侯性和服役周期。首先采用恒电流合金电镀法在Q235碳钢基体生成Ni-Co合金镀层,然后将以桐油和金属缓蚀剂做囊芯的双组份自修复胶囊均匀分散在醇酸树脂防腐涂层中制备有机防腐涂层,得到Ni-Co/Cap(T+Y)复合涂层。SEM观测和热重分析结果表明,合成的双组份自修复微胶囊的平均粒径约为3 μm,囊芯包覆率达到49%。中性盐雾试验和微区电化学测试结果表明,经历380 h中性盐雾试验后复合防腐涂层只在划痕交点处出现轻微腐蚀,其他部位仍旧完整,没有出现鼓泡和腐蚀。以Ni-Co合金镀层与自修复涂层相结合的复合涂层,能长期保护Q235碳钢。     

热可逆自修复聚合物研究进展

自修复聚合物是一类可利用自身结构内部的可逆反应或者大分子扩散来完成对微裂纹自修复的物质。在众多的自修复方式中，热刺激是最快捷和应用最多、最广的方式。针对目前火药的加工条件，结合近年来自修复聚合物的研究状况，对60 ℃以下通过热刺激响应实现自修复，且具有一定力学强度的聚合物黏结剂材料进行综述。自修复聚合物主要分为动态共价键自修复和基于非共价键的超分子自修复，分别对其自修复机理、制备方法和目前的研究进展进行了阐述，为其在含能材料中的应用提供参考。     

沥青胶结料自愈合研究进展

沥青自愈合是提高沥青路面使用寿命的有效手段之一,文章综合分析了近年来国内外沥青胶结料自愈合机理、实验方法、评价指标和自愈合技术等方面的研究,并指出现有机理模型难以解释温度、间歇时间和老化对沥青胶结料自愈合行为的影响,缺少科学有效的自愈合行为评价方法与指标,使得自愈合技术难以在工程中推广应用。建议综合现有自愈合机理宏微观模型理论,建立多尺度模型解释沥青胶结料的自愈合行为,提出具有普适性的实验方法和评价沥青胶结料自愈合行为的指标,并指出开发新型沥青自愈合增强剂是未来研究的热点。     

化学气相沉积层状BCx/SiC涂层自愈合机制

采用化学气相沉积法(chemical vapor deposition,CVD)在SiC上制备了BCx涂层,研究了静态空气条件下BCx的氧化行为,并获得BCx氧化的动力学参数,对裂纹的愈合时间进行了预测.采用压痕法,在BCx/SiC层状结构中预制微裂纹,以观察B2O3玻璃相对裂纹的愈合情况.通过扫描电镜(SEM)对裂纹的愈合情况进行观察,结果表明,理论预测结果与实验验证能够很好地吻合.     

硫酸盐环境下混凝土裂缝矿物自愈合性能研究

研究了30%粉煤灰混凝土在4种预加载损伤程度下,于清水和5.0%硫酸盐环境中的裂缝矿物自愈合性能,并对其自愈合产物进行了微观测试。采用相对动弹模量和抗压强度的相对变化来表征裂缝自愈合程度,探讨了5.0%硫酸盐溶液、30%粉煤灰、4种预加载程度和4个自愈合养护龄期对混凝土裂缝矿物自愈合的影响。试验结果表明,5.0%硫酸盐在设计的自愈合养护龄期内可以促进预加载损伤混凝土相对动弹模量和抗压强度的恢复;无论清水还是硫酸盐养护溶液,只有预加载程度较大时,30%粉煤灰对混凝土相对动弹模量和相对抗压强度的恢复才有显著的促进作用;5.0%硫酸盐溶液养护环境中,混凝土自愈合后的相对动弹模量和相对抗压强度的恢复能力都随着预加载程度的增大而逐渐降低,在28d自愈合养护龄期结束后,其混凝土相对动弹模量趋于稳定;微观测试分析结果表明,5.0%硫酸盐环境中的混凝土裂缝矿物自愈合产物成分主要是碳酸钙和少量钙矾石。     

外援型自修复体系及其在环氧基复合材料中的应用

聚合物基自修复材料是近年来国内外的研究热点。根据自修复过程是否需要外加修复剂,聚合物基复合材料自修复方法主要分为外援型自修复和本征型自修复。外援型自修复体系主要包括双环戊二烯修复体系、环氧基修复体系、硫醇基修复体系、甲基丙烯酸缩水甘油酯修复体系、马来酰亚胺修复体系等。着重介绍了这几种自修复体系及其在环氧基复合材料中的应用,并展望了外援型自修复体系在聚合物基复合材料的应用前景及发展方向。