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科學家以微膠囊及可逆化學鍵技術打造自修復材料
 

【CTIMES/SmartAuto 王岫晨 報導】   2025年02月18日 星期二

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近年來,科學家在材料科學領域取得了突破性進展,研發出一種能夠自動修復裂縫或損傷的「自修復材料」。這項創新技術不僅有望延長產品的使用壽命,還能減少資源浪費,對建築、汽車、電子產品等多個行業產生深遠影響。

自修復材料的核心原理是模仿生物體的自癒能力。目前,主要的自修復機制分為兩類:微膠囊技術是在材料中嵌入微小的膠囊,內部填充修復劑。當材料出現裂縫時,膠囊破裂,釋放修復劑並與催化劑反應,迅速填補裂縫。

至於可逆化學鍵則是在材料分子間採用可逆化學鍵(如氫鍵或動態共價鍵),當材料受損時,這些鍵能夠在特定條件下(如加熱或光照)重新結合,實現自我修復。

自修復混凝土是該技術的典型應用之一。傳統混凝土容易因溫差、濕度等因素產生裂縫,影響結構安全。自修復混凝土能在裂縫初期自動修復,延長建築物的使用壽命,降低維護成本。

自修復塗層已應用於汽車表面,能夠自動修復刮痕與輕微損傷,保持車身美觀。此外,自修復材料還可用於輪胎與內部零件,提升安全性與耐用性。

電子設備中的電路板與螢幕容易因外力損壞。自修復材料能修復電路中的微小裂縫,避免設備故障,延長使用壽命。

在極端環境下,飛機與航天器的材料容易受損。自修復材料能及時修復裂縫,確保飛行安全。

儘管自修復材料前景廣闊,但其發展仍面臨挑戰。首先,修復效率與強度需進一步提升,以應對更嚴重的損傷。其次,成本問題也是一大障礙,目前自修復材料的生產成本較高,難以大規模普及。

未來,科學家計劃結合AI與納米技術,開發更高效、更經濟的自修復材料。例如,通過AI優化材料結構,提升修復性能;或利用納米技術製造更精密的修復機制。

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