圖：用于飛機(jī)引擎的新型陶瓷材料具有自我修復(fù)功能
日本的大學(xué)和企業(yè)正在研究具備自我修復(fù)功能的新型材料，當(dāng)出現(xiàn)裂痕和瑕疵后，該材料依然能夠保持強(qiáng)度。具體來說，飛機(jī)引擎使用的高強(qiáng)度陶瓷、汽車車架使用的碳纖維復(fù)合材料(CFRP)以及電線等材料將具有自我修復(fù)功能。該高性能材料的耐用性得到提高，維護(hù)費(fèi)用將降低，其用途將進(jìn)一步擴(kuò)大，有望誕生新的市場。
日本在碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域擁有壓倒性的市場份額，在高性能材料領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢。新材料和金屬具備自我修復(fù)功能后，將促進(jìn)高性能材料在高溫高壓等嚴(yán)苛環(huán)境以及修理困難場所的利用，提升國際競爭力。
橫濱國立大學(xué)副教授中尾航團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了10分鐘自我修復(fù)裂痕的飛機(jī)引擎用高強(qiáng)度陶瓷。當(dāng)材料表面出現(xiàn)裂痕后，高溫空氣將進(jìn)入并融化陶瓷纖維中的自我修復(fù)材料碳化硅，裂痕將被彌合硬化，阻止材料斷裂。
目前的飛機(jī)引擎多為鎳合金材料，如果換成質(zhì)量更輕的陶瓷材料將降低約15%燃耗。陶瓷材料具備引擎所需的耐高溫高壓性能，但存在比金屬更容易出現(xiàn)裂痕的問題。
今后，研究團(tuán)隊(duì)將與日本國內(nèi)的飛機(jī)零部件廠商共同試制陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)，計(jì)劃于2025年左右實(shí)施燃燒試驗(yàn)，力爭推向?qū)嵱没?/p>
富山縣立大學(xué)副教授真田和昭的研究團(tuán)隊(duì)也與日精技術(shù)(Nissei Technica)共同開發(fā)出了具備自我修復(fù)功能的碳纖維復(fù)合材料。
在碳纖維之間混入裝有粘著劑的膠囊，出現(xiàn)裂縫后，膠囊斷開，粘著劑流出完成修復(fù)。10天后將完全凝固，可恢復(fù)到原來的強(qiáng)度。預(yù)計(jì)將用于汽車和飛機(jī)的構(gòu)造材料、以及人造衛(wèi)星構(gòu)件等方面。
早稻田大學(xué)副教授巖瀨英治等人開發(fā)出了斷線后自我修復(fù)的電路。電線表面涂有含黃金納米粒子的溶液，電線斷開后，黃金粒子被引入斷開部位，填埋縫隙。在實(shí)驗(yàn)中成功修復(fù)了4微米寬的裂縫。
該材料可用于地板之下等不便維修場所的電線，還可在彎折和振動(dòng)較多的場所發(fā)揮作用，比如貼身使用的醫(yī)療傳感器和便攜式精密儀器。
日本涂料生產(chǎn)商關(guān)西涂料開發(fā)出一種新型保護(hù)劑，讓屋頂和墻體上的鐵板具有自我修復(fù)功能。保護(hù)劑與受損時(shí)生成的鐵銹發(fā)生反應(yīng)，形成覆膜從而防止腐蝕。
