EPSRC自我修复材料技术取得突破性进展

发布时间:2008-05-26 80

一种新型的能够模拟修复过程的技术被发现,这可以用以让破损的航空器进行自我修复,即使是在飞行过程中。

    除了明显的安全益处之外,此项突破还可以让在未来设计轻质飞机变得可能。这可以减少燃料的消耗,同时还可以降低航空公司和乘客的成本以及减少碳排放。

    没有空穴的成就:中空玻纤嵌于碳纤维增强塑料中是安全飞行的关键

    此项技术像这样运行。如果一个小洞/裂缝在航空器上出现(如因为磨损,撕裂,疲劳或石块撞击形成),环氧树脂会快速地在洞/裂缝周围从镶嵌容器中渗出,并密封修复机体结构。通过将染料与树脂相混,所有自我修复部分能够被显示为彩色的修补,并因此能够在随后的地面检查中轻易地找到修复部分,如果有必要将会进行全面修复。

    飞行时的色彩:断裂纤维增强聚合物在UV照射下显示出“修复剂”如何修复破损

    此项简易但是独创的技术,与我们在自己受伤后所见的撞伤和流血/修复过程类似,是由于来自Bristol大学的航空工程师所开发,赞助资金来源于工程学和物理科学研究委员会(EPSRC)。它具有相当的潜力能够被应用于凡是使用纤维增强聚合物(FRP)的领域。这些轻质,高性能材料不仅在航空器上,同时还在汽车,风轮机甚至航空生产中展现其不断增加的受欢迎性。这种新型自我修复系统能够对所有这些领域产生深远的影响。

    此项技术的创新面是在于在FRP复合材料中的中空玻纤填充树脂和硬化剂。如果纤维断裂,树脂和硬化剂渗出,推动复合材料能够恢复到其80-90%的强度-这能够让飞机在普通操作负载下轻松的运行。

    “此项技术是用以处理我们肉眼很难观察到的细微破损,但是如果我们忽略了它那么这样的破损会有可能导致结构整体非常严重的故障。”项目负责人Ian Bond博士说道。“它的作用是在于对安全运行进行协助而并不是替代可以修复大规模破损的传统检修和维护程序,如鸟类的撞击。”

    通过进一步提高FRP复合材料的优异安全特性,自我修复系统能够推动这些材料在宇航领域中进一步占据主导地位。在航空器设计中的关键益处是在于更多的FRP复合材料与目前使用的铝基模型相比能够大幅度降低重量。即使是重量上很小的降低也能够在航空器整个寿命中降低燃料的使用。

    “这个项目仅仅代表了第一步。” Ian Bond说。“我们同时也开发了新的系统让不修复剂不仅仅处于单独的玻纤中而是能够在完全整合的血管网络中自动移动,就像在动物和植物中的循环系统一样。在这样的一个系统中,修复剂能够被重新填充或者替代以及能够终生不断地修复某个结构。此外,它提供了在人造结构中开发其他生物类功能的潜力,类似于控制温度或者分布能量源。”

    此项目前由EPSRC资助的自我修复技术将会在四年左右达到商业化。