用于智能复合材料自修复的光固化材料的制备及性能研究

摘要

复合材料是由两种或多种性质不同的材料通过物理和化学复合，组成具有两个或两个以上相态结构的材料。该类材料不仅性能优于组成中的任意一个单独的材料，而且还可具有组分单独不具有的独特性能。目前，复合材料以其重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等优点而广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，尤其是航空航天领域。智能复合材料是指即具有智能特性又具有复合材料的特征的先进材料。本文结合光固化技术，提出一种用于智能复合材料自修复的方法。在航空航天用复合材料中埋入光纤和光固化材料构成智能复合材料，光纤作为传感元件感知外界应力的变化，当复合材料内部出现裂纹时，光固化材料可以渗入裂纹并固化填充裂纹，从而实现智能复合材料的自修复。将光固化材料作为智能复合材料自修复的修复剂是一全新的思想，国内相关报道很少，是本文的创新点之一。能否实现智能复合材料裂纹的自修复，很大程度上取决于光固化材料的性能，因此，围绕用于智能复合材料自修复的光固化材料的制备及其性能研究，本文主要研究内容如下：
　　 ⑴光固化材料的研制。光固化材料的组分及其配比都会影响光固化材料的性能。
　　 ⑵光固化材料的性能研究。首先，要求光固化材料的黏度越低越好，当复合材料出现裂纹时，光固化材料要能够很好地渗入裂纹；其次，要求光固化材料在特定光源的辐射下能够快速固化，从而保证智能复合材料裂纹的快速修复；光固化材料可固化深度及固化后的硬度、与复合材料的附着力等都是实现智能复合材料裂纹自修复应考虑的问题。
　　 ⑶光固化材料的应用研究。主要是指将光固化材料应用于航空航天用复合材料体系，实现复合材料裂纹损伤的验证。主要研究如何将光固化材料埋入复合材料、如何修复及修复后的效果等。
　　 本文的研究成果为智能复合材料的自修复提出了采用光固化技术的新的方法和思路，为光纤智能结构的自修复技术的进一步深入研究提供了有价值的参考。