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 瑞士的CompPair公司開發(fā)了一系列復(fù)合材料，當(dāng)局部加熱（100°C至150°C）時，它們可以在短短幾分鐘內(nèi)自我修復(fù)。研究表明，CompPair復(fù)合材料的同一樣品最多可修復(fù)60次，而不會改變其性能，從而可以大大延長產(chǎn)品的使用壽命。該公司剛剛完成了第一輪融資。

縮短維修時間

“我的一個熟人幫助修理了美洲杯帆船賽，并說在每次比賽發(fā)現(xiàn)并修理損壞船只的地方之后，要花費大量的時間。例如，因為一旦發(fā)現(xiàn)裂縫或凹痕，就必須用一小塊材料覆蓋它，加熱小塊，然后拋光新表面。但是我們的復(fù)合材料可以將維修時間減少400倍。”

CompPair聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官AmaëlCohades說道，Cohades在公司的場地上進(jìn)行了生動的演示來說明他的觀點：首先，Cohades用力將滾球扔向復(fù)合材料的樣品，形成一個大的凹痕，然后用熱風(fēng)槍加熱凹痕。僅一分鐘后，凹痕已完全修復(fù)。復(fù)合材料修復(fù)后，其抗裂性與原始抗裂性一樣。

一年前，CompPair從瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）的高級復(fù)合材料加工實驗室（LPAC）中分離出來。它已經(jīng)推出了其第一類復(fù)合材料，即HealTechTM，該復(fù)合材料以預(yù)浸料的形式出售，可以像傳統(tǒng)聚合物一樣被披覆、粘固和固化。

“我們提供了一系列光纖體系結(jié)構(gòu)，可用于各種應(yīng)用，例如運動器材、風(fēng)力渦輪機(jī)和船體，Cohades向我們展示了由玻璃纖維和碳纖維制成的各種質(zhì)地的樣品調(diào)色板。該初創(chuàng)公司正在與其他幾家公司合作，將其復(fù)合材料整合到他們的產(chǎn)品中。”

復(fù)合材料修復(fù)背后的秘密

CompPair的專利技術(shù)使材料能夠自我修復(fù)，就像人體對傷口的反應(yīng)一樣。但是它是如何工作的呢？

這項全新的技術(shù)是利用了在復(fù)合材料中加入的自修復(fù)劑。當(dāng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)受損后，只需要簡單的利用便攜式熱空氣噴槍等裝備，將受損部位材料加熱至150℃，即可在短短的60秒的時間內(nèi)，實現(xiàn)快速修復(fù)樹脂中出現(xiàn)的裂縫。局部的加熱過程激活了復(fù)合材料內(nèi)部修復(fù)劑，受損部位實現(xiàn)迅速愈合，并且不會改變結(jié)構(gòu)原有性能，損傷愈合率達(dá)到100%。

這種全新問世的技術(shù)可在各類復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中應(yīng)用，使用后的效果可使得原有結(jié)構(gòu)壽命延長至少3倍。修復(fù)后的材料基本性能與傳統(tǒng)的復(fù)合材料相同，而抗裂能力可提高到原有結(jié)構(gòu)的1.3倍。

不僅如此，理論上這種材料可以實現(xiàn)在多次受損后的自修復(fù)。更為重要的是，這項技術(shù)與主流復(fù)合材料制造工藝兼容，因此不需要對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行重組。

“此外，我們的復(fù)合材料在修復(fù)過程中不會失去任何結(jié)構(gòu)性能，這意味著不存在變形的風(fēng)險。這使它們非常適合廣泛的應(yīng)用。”

CompPair聯(lián)合創(chuàng)始人兼CTO Robin Trigueira說道。

但是，這項技術(shù)的使用條件仍然受到一些限制——如果復(fù)合材料結(jié)構(gòu)受到的損傷造成了內(nèi)部纖維的破壞，材料將無法愈合。但由于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損傷往往首先從樹脂的破裂開始，因此這種利用外部熱量實現(xiàn)自修復(fù)的自愈系統(tǒng)在大多數(shù)情況下仍然奏效。

環(huán)保和經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)

由于CompPair的技術(shù)使復(fù)合材料行業(yè)向循環(huán)經(jīng)濟(jì)邁進(jìn)了一步，因此獲得了Tech4Impact（EPFL針對可持續(xù)發(fā)展的初創(chuàng)公司的加速器計劃）的資助，并且其第一批產(chǎn)品被命名為“1000高效解決方案”之一。太陽動力基金會（Solar Impulse Foundation）展示了既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)。

這項技術(shù)預(yù)計對于風(fēng)力渦輪機(jī)和儲能罐來說尤其受用。研究人員表示，到2020年，僅僅是維護(hù)全世界范圍內(nèi)的現(xiàn)有的風(fēng)力渦輪機(jī)就需要花費約130億瑞士法郎。這項技術(shù)的出現(xiàn)有望大大降低維護(hù)成本。此外，該技術(shù)還可以在航空航天飛行器、艦船、火車、汽車、建筑、運動裝備等軍民用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中獲得潛在應(yīng)用。

當(dāng)風(fēng)電渦輪葉片或飛機(jī)被不明飛行物或碎片等重物擊中后，受損的零部件必須接手整件的更換或利用樹脂進(jìn)行結(jié)構(gòu)修補。但是更換零部件價格昂貴，而利用樹脂進(jìn)行修復(fù)又會使結(jié)構(gòu)增重并一定程度上改變性能。

“例如，CompPair的復(fù)合材料可以減少風(fēng)電場對環(huán)境的影響。全球風(fēng)電場的維護(hù)成本目前每年達(dá)到數(shù)百億瑞士法郎。而且報廢刀片很難回收。”

Cohades解釋說。

CompPair的預(yù)浸料也可能成為日常用品的特征。例如，網(wǎng)球運動員可能很快就能用簡單的熱風(fēng)槍修理磨損的球拍。

Trigueira說：“從技術(shù)上講，這是可能的，因為定期修復(fù)我們的樹脂可以使其具有與全新時相同的性能。”

目前，如果纖維完全斷裂，復(fù)合材料將無法修復(fù)。

該公司先前已通過眾多啟動計劃籌集了資金，現(xiàn)在計劃從其第一輪籌資中使用950,000瑞士法郎來提高其生產(chǎn)能力，并為需要不同制造條件的應(yīng)用開發(fā)第二個產(chǎn)品系列。