江飛宇Science》複合材料能「自行修復」 飛機汽車可望百年不壞

FRP複合材料的示意圖，將不同特質的纖維材料疊一起，以強力黏合劑(比如環氧樹脂)將其固化，有着輕量、耐磨、強韌等優點，是目前航空、汽車、太空領域的主要材料。(圖/shutterstock)

複合材料(Composite material)具有輕量、強韌、耐腐蝕、不易導電等優點，成爲車輛、飛機的主要材料之一。 不過複合材料也有不易修補的問題，飛機表面一塊複合材料受損，往往只能整片更換，沒有辦法小範圍修補。然而這個缺點可能很快就會解決，科學家員研發出一種「可自我修復」的複合材料，研究人員估計，如果使用這種材料打造飛機與汽車，那麼飛行、奔馳百年，應該都不是問題。

科技探索(TechXplore)報導，本次研究的重點是「纖維增強聚合物」（FRP）複合材料，它是由多層纖維（例如玻璃纖維或碳纖維）組成，這些纖維透過環氧樹脂黏合在一起。FRP廣泛應用於飛機、汽車、風力渦輪機、太空船和其他現代結構領域，可見其重要性。

雖然FRP複合材料在使用初期的強度與韌性都很足，但是時間久了以後，受到環境的陽光、氧化等影響，以及長期工作的延展與扭曲，複合材料內部會出現裂縫，環氧樹脂也會喪失黏性，導致纖維層與基體分離，它的壽命也就到盡頭了。

論文的通訊作者、美國北卡羅來納州立大學土木建築和環境工程系副教授派翠克(Jason Patrick)說：「這將大大降低更換受損複合材料零件的成本，以及人工作業成本。當然，也能減少換下來的廢棄物。」

派翠克說：「分層一直是FRP複合材料面臨的一大挑戰，也有很多團隊試圖解決。我們相信，本團隊所開發的自修復技術，可以成爲解決分層問題的長期方案，使零件的使用壽命長達數百年。這遠遠超過了傳統FRP複合材料15至40年的典型壽命。」

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