美国研究团队开发新型自愈材料，有望将汽车、飞机使用寿命延长至数百年

4 月 17 日消息，当地时间 4 月 16 日，据外媒 TechSpot 报道，美国北卡罗来纳州立大学与休斯敦大学的研究团队开发出一种可反复自修复的纤维增强复合材料，修复次数可超过 1000 次，且强度高于现有航空级复合材料。

研究人员认为，该材料有望显著延长汽车、飞机、航天器、风力发电设备等关键系统的使用寿命。

这一突破针对复合材料常见的“分层”问题，即纤维增强聚合物内部层间随时间发生分离。新材料外观与传统 FRP 相似，同时通过结构设计提升韧性，从而降低开裂和断裂风险。

其核心在于，在复合材料层间引入通过 3D 打印形成的热塑性修复层，该中间层由乙烯-甲基丙烯酸共聚物构成，使材料抗分层能力达到传统材料的 2 至 4 倍。

此外，材料内部还嵌入碳基加热层，在通电后可加热并熔化该中间层，使其流入微观裂纹并重新结合受损界面，这一过程依赖聚合物链重新缠结，被称为“热修复”。

在测试中，研究团队通过施加拉伸力模拟实际使用环境，在制造约 2 英寸分层后启动修复过程，并在 40 天内重复这一循环 1000 次，以评估材料在保持结构完整性的情况下可承受的循环次数。

结果显示，该材料在多次修复后仍能保持韧性和结构稳定性。研究人员认为，这一材料若实现规模应用，有望将汽车、飞机、风力设备及航天器关键部件的使用寿命从数十年延长至数百年。

获悉，论文第一作者杰克 · 图里切克表示，该材料初始性能优于传统复合材料，并至少可承受 500 次损伤循环。

尽管材料韧性会随着修复次数增加而下降，但下降幅度较小，理论上可支持长达 500 年的使用寿命，而传统 FRP 材料通常为 15 至 40 年。

研究团队表示，该材料有望通过延长部件寿命降低成本，同时减少能源消耗，并改善工业废弃物管理，不过仍需在真实环境中进一步验证。