液体激发的材料在你眼前自动愈合

很难相信一个微小的裂缝就能摧毁一个巨大的金属结构。但有时桥梁倒塌，管道破裂，机身与飞机分离，这些都是由于微小的裂纹、划痕和凹痕中难以检测到的腐蚀。

美国西北大学的一个研究小组开发了一种新的金属涂层策略，当金属被划伤、刮伤或开裂时，这种涂层可以在几秒钟内自动愈合。这种新型材料可以防止这些微小的缺陷转变为局部腐蚀，从而导致主要结构的失效。

嘉兴黄

“局部腐蚀是非常危险的，”研究负责人黄嘉兴说。“它很难预防、预测和检测，但它可能导致灾难性的失败。”

当被划痕和裂缝损坏时，黄的正在申请专利的系统很容易在眼前流动并重新连接，从而迅速愈合。(看视频)。研究人员证明，这种材料可以反复愈合——即使是在连续划伤同一个地方近200次之后。

这项研究发表在今天(1月28日)的《研究》杂志上，这是美国科学促进会(AAAS)与中国科学技术协会(CAST)合作创办的第一本科学合作伙伴杂志。黄是西北大学麦考密克工程学院材料科学与工程教授。

虽然一些自愈涂层已经存在，这些系统通常工作的纳米到微米大小的损害。为了研制出一种可以治疗毫米范围内较大划痕的涂层，黄和他的团队研究了液体。

黄说:“当一艘船穿过水的时候，水就会重新回到一起。”“伤口愈合得很快，因为水很容易流。我们受到启发，意识到液体，比如油，是最终的自愈系统。”

但是普通的油太容易流动了，黄说。因此，他和他的团队需要开发一种具有相互矛盾特性的系统:流态足以自动流动，但流态还不至于从金属表面滴落下来。

为了应对这一挑战，该团队创建了一个由轻质颗粒组成的网络——在这种情况下是石墨烯胶囊——来增稠原油。该网络固定的油涂层，防止它滴。但是，当网络被裂缝或划痕损坏时，它会释放出石油，使其易于流动并重新连接。黄说，这种材料可以用任何空心的轻质颗粒制成，而不仅仅是石墨烯。

黄说:“这些微粒基本上使油膜固定。”“所以它会留在原地。”

这种涂层不仅能粘住，而且能很好地粘住——甚至在水下和酸性溶液等恶劣的化学环境中也能粘住。黄设想，这种颜料可以涂在自然淹没在水下的桥梁和船只上，也可以涂在泄漏或溢出高度腐蚀性液体附近的金属结构上。涂层还可以承受强烈的湍流，并坚持尖锐的角落不动摇。当从水下刷到表面时，涂层会均匀地进行，而不会吸附微小的气泡或湿气，这些气泡或湿气通常会导致销钉孔和腐蚀。

“自愈微胶囊增厚油障涂料”由海军研究办公室(ONR N000141612838)资助。研究生Alane Lim和黄的研究小组前成员崔晨龙是论文的共同第一作者。

主题:创新，麦考密克工程学院，纳米技术，研究