新材料可感知损伤并自主修复

2010-12-09 10:02 来源: 中国科学院
1110 收藏到BLOG

  美国科幻大片《终结者》中有这样的画面:外表酷似人类的机器人暗杀者,在觉察到自身被损伤后,能迅速修复破损的组织结构。其实,这样的事情在现实中也并非遥不可及。据美国物理学家组织网12月7日报道,美国亚利桑那大学科学家正在组织康复监控系统,根据最新进展来看,人们有很多办法来检查组织系统中的损伤。

  生物系统显出许多高等的感知与修复特征,利用这一点可设计现代材料系统,并开发出自适应结构材料,通过自动调控来阻止损伤过程,并修复损伤区域。

  最近,亚利桑那大学机械、航空和化学学院材料工程师亨利·苏达诺和同事在《应用物理学杂志》上发表文章指出,他们研制出一种材料,不仅能感知组织材料中的损伤,比如纤维增强复合材料中的断裂,而且能修复它。他们的研究旨在开发“自适应结构”,模拟生物系统的能力,如骨骼去感知损伤的情况,遏制损伤发展并自我再生。

  研究人员使用“形状—记忆”高分子材料,并结合嵌入式光导纤维网络,研制出了这一新奇的自主材料。该材料具备损伤探测传感和热刺激传递系统的功能。通过模拟人类骨骼的高等感知能力和增强修复功能,一束红外激光经光导纤维系统传播使材料局部变热,即可激发增强与修复机制。

  该材料系统可将样本的强韧度提高11倍。增强样本一旦发生断裂,能通过形状记忆自动愈合,强韧度能恢复到原来的96%,这是前所未有的程度。