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自愈材料可以修复生锈的金属

2019-03-28 11:22:15 来源:

西北大学的研究人员开发出一种自修复材料,可以修复金属损伤,防止潜在的灾难性腐蚀。

的首选材料,例如桥梁和石油管道,但是一个引发破坏性腐蚀的微小裂缝可能是结构的消亡和法术灾难。

为了弥补这种金属材料的限制,西北大学的一个科学家团队开发了一种新的金属涂层,可以在刮擦,刮擦或破裂的情况下在几秒钟内自愈。研究人员在西北大学的新闻发布会上说,这有助于防止金属中的微小缺陷变成更大的问题并最终导致结构失效。

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“当地的腐蚀极其危险,”负责该研究的大学材料科学与工程教授黄嘉兴承认。“很难预防,难以预测和难以察觉,但它可能导致灾难性的失败。”

他说,Huang和他的团队开发了一种基于流体的系统,用于自愈金属裂缝,使金属能够反复愈合。研究人员发现,在测试中,即使在连续近200次出现在完全相同位置的划痕后,材料也会自我愈合。

已经存在用于涂覆金属的自修复材料;然而,通常这些仅适用于纳米到微米级的损伤,Huang说。他说,该团队的涂层可以修复毫米级的更大划痕,这要归功于它在流体方面的基础。

终极自我修复系统

“当一条小船穿过水时,水会一起回来,”黄说。“'切割'快速愈合,因为水很容易流动。我们受到鼓舞,意识到油等液体是最终的自我修复系统。“

黄解释说,当研究小组正在研究如何开发涂层时,研究人员意识到他们无法寻找普通的油,因为它们流动太容易了。他们认为答案是开发一种具有矛盾性质的系统 - 流体足以自动流动,但不是那么流动,以至于涂层从金属表面滴落。

为实现这一目标,该团队使用了石墨烯 - 一种纳米级的多功能轻质碳材料。他们说,研究人员创建了一个石墨烯胶囊网络,以增加油的含量,从而固定涂层,使其不会变得过于流动并从金属上掉落下来。然而,当网络被裂缝或划痕损坏时,它会释放油流,以便重新连接金属中的缺陷,Huang说。

他补充说,该团队开发的材料也不是石墨烯独有的。任何空心轻质颗粒都可以使用。“颗粒基本上固定了油膜,”黄说。“所以它保持不变。”

该团队在最近由美国科学技术协会(CAST)合作推出的第一份科学合作伙伴期刊研究期刊上发表了一项关于其研究工作的研究。

在测试中,研究人员发现,涂层不仅粘性很好,甚至在水下和不友好的化学环境中,如酸浴。Huang说,这使得它很有希望应用于自然潜入水下的桥梁和船只,或者腐蚀性流体附近的金属结构泄漏或溢出。

涂层也可以从水下刷到表面上,而不会捕获通常导致微小孔洞和腐蚀的微小气泡或水分气泡,从而扩大了其使用的多功能性。此外,测试还证明,涂层可以承受强烈的湍流并坚持尖角,研究人员发现。

Elizabeth Montalbano是一位自由撰稿人,撰写了20年的技术和文化。她曾在凤凰城,旧金山和纽约市作为专业记者生活和工作。在空闲时间,她喜欢冲浪,旅游,音乐,瑜伽和烹饪。她目前居住在葡萄牙西南海岸的一个村庄。

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