北卡羅萊納州立大學的工程研究人員開發了一種新的自修復復合材料，使結構能夠在不被淘汰的情況下自行修復。

這項新技術解決了自愈合材料的兩個長期難題，還可以大大延長飛機機翼和風力葉片等結構部件的壽命。

首先，這些材料通常需要從停止使用才能自修復。例如，有些需要在烘箱中加熱，但對于大型部件或特定部件在使用時無法做到這一點。第二，自我修復只能在有限的時間內有效。

例如，這種材料可能可以自修復幾次，之后它的自我修復性能將顯著下降。北卡羅萊納州立大學的研究人員已經提出了一種方法，以一種有意義的方式解決這些挑戰，同時保留結構纖維復合材料的強度和其他性能特征，

從實際角度來看，這意味著用戶可以在很長一段時間內依賴所提供的結構組件，如風力葉片，而不必擔心出現故障。

通過延長這些復合材料的壽命，我們使它們更具可持續性。雖然風力葉片是一個很好的例子，但結構復合材料的應用范圍很廣:飛機機翼、衛星、汽車零部件、體育用品，應有盡有。

該研究詳細闡述了新型自修復纖維增強復合材料的工作原理。

層壓復合材料是由纖維增強層組成，例如由玻璃纖維、碳纖維等。通常情況下，當將這些纖維層粘合在一起的所謂樹脂膠層開始從增強層剝落或脫落時，就會發生損傷。

該研究小組通過在增強材料上3D打印熱塑性愈合劑的圖案來解決這個問題。此外，科學家們在復合材料中插入了薄的“加熱器”層。

在施加電流時，加熱器層趨于升溫。這會融化愈合劑，流入復合材料內部的任何裂縫或微裂縫中，然后對其進行修復。

我們發現這個過程可以重復至少100次，同時保持自修復的有效性。我們不知道上限是多少，如果有的話。

此外，打印的熱塑性塑料提高了高達500%的固有抗斷裂能力。這意味著它最初需要更多的能量來產生分層。此外，加熱器層和愈合劑都是由現成的材料制成的，相對便宜。

該研究團隊人員表示，雖然制造結合我們設計的復合材料會稍微貴一點，但通過顯著延長材料的壽命，昂貴成本將會抵消。

新技術還有另一個優勢。如果將這種內部加熱元件集成到飛機機翼中，航空公司就可以在飛機停留在地面時停止使用化學劑來清除機翼上的冰，也可以在飛行中除冰。

研究人員稱已經證明了這種多功能技術是可行的。研究團隊正在尋找政府和行業合作伙伴，幫助我們定制這些基于聚合物的復合材料，以用于特定的應用。