谢邀，处女答望指教。个人目前在北航就读小硕，攻复合材料结构设计，就我了解的这块而言，复合材料的用量会大增，市场会由军用转军民一体化，材料本身会朝材料-结构-功能的方向迈进，因为复材独特的比强度，比刚度大的优势，外加可设计性非常强，总体性能非常好，所以在波音787，空客A350复合材料用量均不低于50%，而且从次承力构件扩展到主承力构件，所以“未来航空航天结构的未来将是复合材料”这已达成共识。在材料性能方面，发展高性能纤维，树脂，低成本成型技术以及功能复合材料将是未来的研究热点。
&p&借这个问题说一说近年来在研究特别火的自修复材料吧。专业所限，这里只谈自修复高分子材料。&/p&&p&高分子材料是我们日常生活中接触最为频繁的一类材料。从较大的范围来讲，有塑料、橡胶、纤维三大类高分子材料，具体一点，日常中见到的汽车轮胎、塑料产品、手机贴膜、涂料、粘合剂等等都是高分子材料。这些材料作用巨大、使用广泛，但是目前最大的问题就是不耐用。大家自己都有体会，比如手机膜用着用着就划花了，塑料制品年头久了就脆了等等。自修复高分子材料出现的目的，就是提高这些材料的使用寿命，那么怎才能让材料寿命提高呢？大家就想到了仿生——比如人体出现伤口之后能够自动愈合——于是就要想办法赋予材料自动愈合、自动修复的功能。&/p&&p&在详细展开这个问题前，&b&有必要交代一下材料的损伤是怎么一回事。&/b&损伤的来源一是材料的自动老化，二是在外力作用。从物理的角度来讲，材料损伤即伴随着微小裂纹或是划痕的产生，虽然微小，但是“星星之火，可以燎原”，随着时间积累由于内部应力的不平均，裂痕会越来越大，最终造成了材料性能下降明显；从化学角度讲，损伤就是化学键的断裂。所以，让高分子自修复基本就是从这两个方面下手：修复裂纹，重建化学键。针对不同的材料，由于其成分不同，并且所关注的性能的不同，所采用的具体机理也不尽相同。&/p&&p&&b&典型的方法有：&/b&&/p&&p&&b&一、 &/b&&b&微胶囊/&/b&&b&微脉管体系。&/b&&/p&&p&这是提出较早也是目前广泛使用的方法。下图展示的就是这个方法的基本原理。就是在材料内部预先包埋一些含有修复剂的胶囊或者脉管。下图的修复剂采用的是一个聚合引发剂加上单体的策略，裂纹穿透这些胶囊后，引发剂（图中小胶囊内）遇到了单体（图中大胶囊内），引发聚合反应的发生，而生成的聚合物可以看成是“胶水”，将这些裂纹填满或粘结。&/p&&img src=&/32f358e1aca4faffafe9ce8a9a692dfc_b.jpg& data-rawwidth=&667& data-rawheight=&774& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&667& data-original=&/32f358e1aca4faffafe9ce8a9a692dfc_r.jpg&&&p&类似的就是微脉管体系。这个设计倒是很好地模仿了血管中血液输送对于伤口的修复作用。&/p&&img src=&/092c3c5a3d21df4c63f6f3_b.jpg& data-rawwidth=&1690& data-rawheight=&528& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1690& data-original=&/092c3c5a3d21df4c63f6f3_r.jpg&&&br&&p&这种体系的适用性比较广，几乎所有的高分子本体材料都可以利用此原理进行自修复，但缺陷也很明显，就是很慢保证修复试剂的长期化学稳定性；并且，微胶囊/脉管的使用很可能会显著改变材料的原始机械性能。&/p&&p&&b&二、
&/b&&b&利用材料分子之间化学成键反应/&/b&&b&超分子作用&/b&&/p&&p&这种策略就是在材料分子上使用特殊的化学基团。它们可以在简单的外部刺激（如加热、紫外光照射、简单添加物等）下发生键连，用这些新产生的化学键来弥补那些已经断掉的化学键所带来的负面作用。&/p&&p&这方面经常使用的就是一些动态共价键。包括并不限于DA反应、自由基反应等等。&/p&&img src=&/5e3e466bb644b83a708a_b.jpg& data-rawwidth=&646& data-rawheight=&1272& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&646& data-original=&/5e3e466bb644b83a708a_r.jpg&&&br&&p&与这些动态共价键很类似的就是氢键、金属-配体相互作用、静电相互作用等超分子相互作用。单个比较的话的确不如共价键强，但是可以通过增加数量来提高其总的键强。&br&&/p&&p&与微胶囊相比，这种策略的最大优势在于可以实现多次修复，原则上甚至是无限次修复。但缺陷是，日常生活中的材料分子中，很难具有这些特殊设计的化学基团。也就是说，利用这种策略创造的自修复材料，需要对材料从分子结构上就进行“大换血”，成本很高。&/p&&p&&b&修复效果怎么样？&/b&&/p&&p&对于一些裂纹破损，往往从外观就能观察出其较好的修复状况。有的已经可以实现裂纹或者划痕在修复后完全消失。下图就是一个例子&/p&&p&&img src=&/330e68c91a4e3327ecdcdaa1_b.jpg& data-rawwidth=&1626& data-rawheight=&478& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1626& data-original=&/330e68c91a4e3327ecdcdaa1_r.jpg&&（Christoph
Weder发明的一种自修复材料【文献3】，红圈内的划痕经紫外光照射修复后消失不见）&br&&/p&&p&当然更客观的就是对比所关心的机械性能的指标在修复前后的恢复程度。不得不承认的是，由于材料内部化学环境受限，分子链之间的化学反应很难充分发生，绝大多数的恢复程度基本达不到100%。但是不排除有一些非常特殊的体系，恢复程度十分接近甚至超过100%（具体可见文献4）。 &/p&&p&总体来讲，自修复高分子材料领域方兴未艾。无论是科研还是实际应用都有着巨大的价值。作为一个高分子行业的研究者，我也很高兴的看到市面上已经出现了一些自修复高分子产品，如手机膜、轮胎等。&/p&&p&以上。&/p&&p&参考文献：&/p&&p&1.
Diesendruck, C. E.; Sottos, N. R.; Moore, J. S.; White, S. R., Biomimetic
Self-Healing. &i&Angewandte Chemie-International Edition &/i&&b&2015,&/b&&i&54&/i&
(36), .&/p&&p&2.
Yang, Y.; Ding, X.; Urban, M. W., Chemical and physical aspects of
self-healing materials. &i&Progress in Polymer Science &/i&&b&2015,&/b&&i&49–50&/i&,
34-59.&/p&&p&3.
Burnworth, M.; Tang, L. M.; Kumpfer, J. R.; Duncan, A. J.; Beyer, F. L.;
Fiore, G. L.; Rowan, S. J.; Weder, C., Optically healable supramolecular
polymers. &i&Nature &/i&&b&2011,&/b&&i&472&/i& (7343), 334-U230.&/p&&p&4.
Ramirez, A. L. B.; Kean, Z. S.; Orlicki, J. A.; Champhekar, M.; Elsakr, S.
M.; Krause, W. E.; Craig, S. L., Mechanochemical strengthening of a synthetic
polymer in response to typically destructive shear forces. &i&Nat Chem &/i&&b&2013,&/b&&i&5&/i& (9), 757-761.&/p&&p&5.
Murphy, E. B.; Wudl, F., The world of smart healable materials. &i&Progress
in Polymer Science &/i&&b&2010,&/b&&i&35&/i& (1-2), 223-251.&/p&&p&6.
Toohey, K. S.; Sottos, N. R.; Lewis, J. A.; Moore, J. S.; White, S. R.,
Self-healing materials with microvascular networks. &i&Nat Mater &/i&&b&2007,&/b&&i&6&/i& (8), 581-585.&/p&
借这个问题说一说近年来在研究特别火的自修复材料吧。专业所限，这里只谈自修复高分子材料。高分子材料是我们日常生活中接触最为频繁的一类材料。从较大的范围来讲，有塑料、橡胶、纤维三大类高分子材料，具体一点，日常中见到的汽车轮胎、塑料产品、手机贴…
谢邀，处女答，好激动。&br&很多年来学界，至少材料学界常提的一句话叫，一代材料一代器件，一代器件一代技术。当然并不是材料人在自欺欺人。问题是材料的进展确实是很慢。大部分科研成果只能用来发发论文。&br&材料囊括的范围确实很大。我简单的就我所知的做一些回答，大家勿喷。&br&1.以碳基复合材料为主导的航空材料方面，中国近几年一直在搞自己的大飞机项目，无机复合材料在这一块儿的应用比例是越来越大的。&br&2.能源相关，包括激光引发核聚变上与光学联系紧密的玻璃方面的材料，，由新能源汽车引发的关于动力电池材料的研究，当然还有就是太阳能电池，燃料电池，热点材料这些。&br&3.高温合金方面，航天军工上的研究一直都是重点。比如发动机叶片等。&br&4.防腐涂层，我国目前船舶的表面漆大多是靠进口，国内发展空间应该还是不小的。石油石化管道腐蚀也带来一些契机。&br&我了解到的可能主要就是这些了。&br&再次谢邀。
谢邀，处女答，好激动。很多年来学界，至少材料学界常提的一句话叫，一代材料一代器件，一代器件一代技术。当然并不是材料人在自欺欺人。问题是材料的进展确实是很慢。大部分科研成果只能用来发发论文。材料囊括的范围确实很大。我简单的就我所知的做一些回…
已有帐号？
无法登录？
社交帐号登录扫一扫 加微信
> 消息正文
最新石墨烯及相关材料（GRM）未来十年科学与技术路线图
2004年石墨烯成功被分离，掀起了研究石墨烯及其相关材料（graphene and related materials, GRMs）的热潮。GRMs集多种优异性能于一体，是主导未来高科技竞争的超级材料（图1）。作为新技术和应用的平台，具有根本（非增量）的优势（表1），因此可广泛用于导电墨水、化学传感器、发光设备、复合物、能源、触摸屏和高频电子设备等不同领域（图2）。
注：石墨烯及其相关材料是指石墨烯、相关的二维晶体、其他二维材料，以及杂化系统。
图1 石墨烯的特性及应用
表1 GRMs的特性与优势
图2石墨烯及其相关材料（GRMs）在不同领域的应用
GRMs作为未来重要的战略材料，各国政府也在纷纷布局石墨烯计划。而&石墨烯旗舰计划&是欧洲最大的石墨烯研发计划之一，该项目于2013年1月被欧盟选定为首批技术旗舰项目之一。项目运行时间10年，总投资10亿欧元，旨在把石墨烯和相关层状材料从实验室带入社会，为欧洲诸多产业带来一场革命，促进经济增长，创造就业机会。
2014年2月初，欧盟未来新兴技术(FET)石墨烯旗舰计划发布了首份招标公告和科技路线图（见图3，文章末尾），明确了石墨烯旗舰的研究项目。
本文概括了石墨烯各应用领域的科学与技术路线图（science and technology roadmap, STR)，这些路线图是根据欧盟&石墨烯旗舰计划&科技路线图的框架提炼和延伸而成，以帮助我们更好的解读这项伟大的计划。
该科学和技术路线图在60多个学者和企业家的共同努力下整合而成。路线图用时间顺序排列每个领域，包括了未来10年及以后，其目的是引导研究界和工业界对基于石墨烯及相关材料产品的开发。
路线图鉴定了11个科技主题，它们分别是：基础科学、健康和环境、生产、电子器件、自旋电子学、光电子和光电子学、传感器、柔性电子，能量转换和存储、复合材料和生物医学设备。以下是每个科技主题的具体路线图。
健康和环境
自旋电子学
光电子和光电子学
能量转换和存储
生物医学设备
总结：路线图时间表预测，在欧盟石墨烯旗舰的10年期末，产品将贴近柔性电子、复合材料和能源领域的市场。硅集成光子器件、传感器、高速电子及生物医学装置的先进原型预计会出现。
=====延伸阅读=====
日，工信部发布《中国制造2025》重点领域技术路线图，路线图指出，石墨烯材料作为前沿新材料领域的发展重点，提出了10年的发展目标，以下是它的路线图。
石墨烯材料需求：石墨烯材料集多种优异性能于一体，是主导未来高科技竞争的超级材料，广泛应用于电子信息、新能源、航空航天以及柔性电子等领域，可极大推动相关产业的快速发展和升级换代，市场前景巨大，有望催生产业规模千亿元。
&&选自《中国制造2025》
《中国制造2025》石墨烯材料技术路线图
图3 石墨烯旗舰计划科学与技术路线图
来源：新材料在线
一周新闻 Top 10
www. Copyright (C),All Rights Reserved 版权所有&&中国制造2025：未来十年18项高分子材料重点发展领域_中国聚合物网
当前位置：
中国制造2025：未来十年18项高分子材料重点发展领域
&&《中国制造2025》围绕经济社会发展和国家安全重大需求，选择10大优势和战略产业作为突破点，力争到2025年达到国际领先地位或国际先进水平。十大重点领域是：新一代信息技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农业装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械。
&&其中提到与高分子材料直接相关的项目如下：
&&1、降低船体摩擦阻力涂料
&&重点突破新型高性能降阻涂料技术、船底空气润滑降阻技术等。
&&2、低温材料与防寒设备
&&重点开展适用于极地航行船舶的低温材料、泵、阀件等核心液压元件低温启动和密封技术研发。
&&3、轻量化车身
&&实现复合材料/混合材料技术突破，降低成本，在新能源汽车上的应用率达到30%，自主率超过50%。
&&4、高性能聚烯烃材料
&&突破高熔融指数聚丙烯、超高分子量聚乙烯、发泡聚丙烯、聚丁烯-1(PB)等工业化生产技术，实现规模应用。
&&5、聚氨酯树脂
&&重点发展环保型聚氨脂材料如水性聚氨酯材料，加快发展脂肪族异氰酸酯等原料。
&&6、氟硅树脂
&&重点发展聚偏氟乙烯、PET、其它氟树脂以及硅树脂、硅油等。
&&7、特种合成橡胶
&&重点发展异戊橡胶并配套发展异丁烯合成异戊二烯;发展硅橡胶、溶聚丁苯橡胶和稀土顺丁橡胶;发展卤化丁基、氢华丁腈等具有特殊性能的橡胶等。
&&8、生物基合成材料
&&重点突破生物基橡胶合成技术，生物基芳烃合成技术，生物基尼龙制备关键技术，新型生物基增塑剂合成及应用关键技术，生物基聚氨酯制备关键技术，生物基聚酯制备关键技术，生物法制备基础化工原料关键基础技术等。
&&9、生物基轻工材料
&&重点发展聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚对苯二甲酸二元醇酯(PET、PTT)、聚羟基烷酸(PHA)、聚酰胺(PA)等产品。PLA关键单体L-乳酸和D-乳酸的光学纯度达99.9%以上，成本下降20%;PBS关键单体生物基丁二酸、1，4-丁二醇提高生物转化率达5-10%;PTT关键单体1，3-丙二醇以木薯淀粉、甘油等非粮原料发酵生产，PTT纤维聚合纺丝实现产业化;PA关键单体戊二胺硫酸盐成品纯度高于99%，成本下降20%。
注：本网转载内容均注明出处，转载是出于传递更多信息之目的，并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。
（责任编辑：xu）
】【】【】
>>精彩专题
>>科教新闻
>>论坛热点借这个问题说一说近年来在研究特别火的自修复材料吧。专业所限，这里只谈自修复高分子材料。高分子材料是我们日常生活中接触最为频繁的一类材料。从较大的范围来讲，有塑料、橡胶、纤维三大类高分子材料，具体一点，日常中见到的汽车轮胎、塑料产品、手机贴膜、涂料、粘合剂等等都是高分子材料。这些材料作用巨大、使用广泛，但是目前最大的问题就是不耐用。大家自己都有体会，比如手机膜用着用着就划花了，塑料制品年头久了就脆了等等。自修复高分子材料出现的目的，就是提高这些材料的使用寿命，那么怎才能让材料寿命提高呢？大家就想到了仿生——比如人体出现伤口之后能够自动愈合——于是就要想办法赋予材料自动愈合、自动修复的功能。在详细展开这个问题前，有必要交代一下材料的损伤是怎么一回事。损伤的来源一是材料的自动老化，二是在外力作用。从物理的角度来讲，材料损伤即伴随着微小裂纹或是划痕的产生，虽然微小，但是“星星之火，可以燎原”，随着时间积累由于内部应力的不平均，裂痕会越来越大，最终造成了材料性能下降明显；从化学角度讲，损伤就是化学键的断裂。所以，让高分子自修复基本就是从这两个方面下手：修复裂纹，重建化学键。针对不同的材料，由于其成分不同，并且所关注的性能的不同，所采用的具体机理也不尽相同。典型的方法有：一、 微胶囊/微脉管体系。这是提出较早也是目前广泛使用的方法。下图展示的就是这个方法的基本原理。就是在材料内部预先包埋一些含有修复剂的胶囊或者脉管。下图的修复剂采用的是一个聚合引发剂加上单体的策略，裂纹穿透这些胶囊后，引发剂（图中小胶囊内）遇到了单体（图中大胶囊内），引发聚合反应的发生，而生成的聚合物可以看成是“胶水”，将这些裂纹填满或粘结。类似的就是微脉管体系。这个设计倒是很好地模仿了血管中血液输送对于伤口的修复作用。这种体系的适用性比较广，几乎所有的高分子本体材料都可以利用此原理进行自修复，但缺陷也很明显，就是很慢保证修复试剂的长期化学稳定性；并且，微胶囊/脉管的使用很可能会显著改变材料的原始机械性能。二、
利用材料分子之间化学成键反应/超分子作用这种策略就是在材料分子上使用特殊的化学基团。它们可以在简单的外部刺激（如加热、紫外光照射、简单添加物等）下发生键连，用这些新产生的化学键来弥补那些已经断掉的化学键所带来的负面作用。这方面经常使用的就是一些动态共价键。包括并不限于DA反应、自由基反应等等。与这些动态共价键很类似的就是氢键、金属-配体相互作用、静电相互作用等超分子相互作用。单个比较的话的确不如共价键强，但是可以通过增加数量来提高其总的键强。与微胶囊相比，这种策略的最大优势在于可以实现多次修复，原则上甚至是无限次修复。但缺陷是，日常生活中的材料分子中，很难具有这些特殊设计的化学基团。也就是说，利用这种策略创造的自修复材料，需要对材料从分子结构上就进行“大换血”，成本很高。修复效果怎么样？对于一些裂纹破损，往往从外观就能观察出其较好的修复状况。有的已经可以实现裂纹或者划痕在修复后完全消失。下图就是一个例子（Christoph
Weder发明的一种自修复材料【文献3】，红圈内的划痕经紫外光照射修复后消失不见）（Christoph
Weder发明的一种自修复材料【文献3】，红圈内的划痕经紫外光照射修复后消失不见）当然更客观的就是对比所关心的机械性能的指标在修复前后的恢复程度。不得不承认的是，由于材料内部化学环境受限，分子链之间的化学反应很难充分发生，绝大多数的恢复程度基本达不到100%。但是不排除有一些非常特殊的体系，恢复程度十分接近甚至超过100%（具体可见文献4）。 总体来讲，自修复高分子材料领域方兴未艾。无论是科研还是实际应用都有着巨大的价值。作为一个高分子行业的研究者，我也很高兴的看到市面上已经出现了一些自修复高分子产品，如手机膜、轮胎等。以上。参考文献：1.
Diesendruck, C. E.; Sottos, N. R.; Moore, J. S.; White, S. R., Biomimetic
Self-Healing. Angewandte Chemie-International Edition 2015,54
Yang, Y.; Ding, X.; Urban, M. W., Chemical and physical aspects of
self-healing materials. Progress in Polymer Science 2015,49–50,
Burnworth, M.; Tang, L. M.; Kumpfer, J. R.; Duncan, A. J.; Beyer, F. L.;
Fiore, G. L.; Rowan, S. J.; Weder, C., Optically healable supramolecular
polymers. Nature 2011,472 (7343), 334-U230.4.
Ramirez, A. L. B.; Kean, Z. S.; Orlicki, J. A.; Champhekar, M.; Elsakr, S.
M.; Krause, W. E.; Craig, S. L., Mechanochemical strengthening of a synthetic
polymer in response to typically destructive shear forces. Nat Chem 2013,5 (9), 757-761.5.
Murphy, E. B.; Wudl, F., The world of smart healable materials. Progress
in Polymer Science 2010,35 (1-2), 223-251.6.
Toohey, K. S.; Sottos, N. R.; Lewis, J. A.; Moore, J. S.; White, S. R.,
Self-healing materials with microvascular networks. Nat Mater 2007,6 (8), 581-585.
谢邀，处女答，好激动。&br&很多年来学界，至少材料学界常提的一句话叫，一代材料一代器件，一代器件一代技术。当然并不是材料人在自欺欺人。问题是材料的进展确实是很慢。大部分科研成果只能用来发发论文。&br&材料囊括的范围确实很大。我简单的就我所知的做一些回答，大家勿喷。&br&1.以碳基复合材料为主导的航空材料方面，中国近几年一直在搞自己的大飞机项目，无机复合材料在这一块儿的应用比例是越来越大的。&br&2.能源相关，包括激光引发核聚变上与光学联系紧密的玻璃方面的材料，，由新能源汽车引发的关于动力电池材料的研究，当然还有就是太阳能电池，燃料电池，热点材料这些。&br&3.高温合金方面，航天军工上的研究一直都是重点。比如发动机叶片等。&br&4.防腐涂层，我国目前船舶的表面漆大多是靠进口，国内发展空间应该还是不小的。石油石化管道腐蚀也带来一些契机。&br&我了解到的可能主要就是这些了。&br&再次谢邀。
谢邀，处女答，好激动。很多年来学界，至少材料学界常提的一句话叫，一代材料一代器件，一代器件一代技术。当然并不是材料人在自欺欺人。问题是材料的进展确实是很慢。大部分科研成果只能用来发发论文。材料囊括的范围确实很大。我简单的就我所知的做一些回…
材料是个大坑，研究转化生产应用的少，应用后产业化的少，死在半路的多。方向有很多，概念也很多，听起来激动人心。然而十年后看，要么没发展起来，要么发展起来了也没有当初想的那么美好，更多的被新的概念替代。楼上答案那么多，很多都是在校master， phd，根本没进工业界。工业界，一个萝卜一个坑，人不走，没有没有工作机会。再看杜邦，dow这些工作，合并的合并，裁员的裁员，就知道工业界的岗位是越来越少，材料的毕业生是供过于求。再看大学里，非top的学校，funding越来越难拿，可想而知材料已经今非昔比了。&br&所以我一般看到大谈材料前景的，我一般都表示呵呵。各位同仁都醒醒哈。
材料是个大坑，研究转化生产应用的少，应用后产业化的少，死在半路的多。方向有很多，概念也很多，听起来激动人心。然而十年后看，要么没发展起来，要么发展起来了也没有当初想的那么美好，更多的被新的概念替代。楼上答案那么多，很多都是在校master， phd…
已有帐号？
无法登录？
社交帐号登录
Ph.D. in chemistry未来的材料发展，大都以纳米材料的研究为方向。无他，技术成熟后，成本低，应用方向广阔。并且，纳米材料在航空航天，生物技术，精密仪器，智能化等方面可以做到现有材料难以企及的程度。
&p&借这个问题说一说近年来在研究特别火的自修复材料吧。专业所限，这里只谈自修复高分子材料。&/p&&p&高分子材料是我们日常生活中接触最为频繁的一类材料。从较大的范围来讲，有塑料、橡胶、纤维三大类高分子材料，具体一点，日常中见到的汽车轮胎、塑料产品、手机贴膜、涂料、粘合剂等等都是高分子材料。这些材料作用巨大、使用广泛，但是目前最大的问题就是不耐用。大家自己都有体会，比如手机膜用着用着就划花了，塑料制品年头久了就脆了等等。自修复高分子材料出现的目的，就是提高这些材料的使用寿命，那么怎才能让材料寿命提高呢？大家就想到了仿生——比如人体出现伤口之后能够自动愈合——于是就要想办法赋予材料自动愈合、自动修复的功能。&/p&&p&在详细展开这个问题前，&b&有必要交代一下材料的损伤是怎么一回事。&/b&损伤的来源一是材料的自动老化，二是在外力作用。从物理的角度来讲，材料损伤即伴随着微小裂纹或是划痕的产生，虽然微小，但是“星星之火，可以燎原”，随着时间积累由于内部应力的不平均，裂痕会越来越大，最终造成了材料性能下降明显；从化学角度讲，损伤就是化学键的断裂。所以，让高分子自修复基本就是从这两个方面下手：修复裂纹，重建化学键。针对不同的材料，由于其成分不同，并且所关注的性能的不同，所采用的具体机理也不尽相同。&/p&&p&&b&典型的方法有：&/b&&/p&&p&&b&一、 &/b&&b&微胶囊/&/b&&b&微脉管体系。&/b&&/p&&p&这是提出较早也是目前广泛使用的方法。下图展示的就是这个方法的基本原理。就是在材料内部预先包埋一些含有修复剂的胶囊或者脉管。下图的修复剂采用的是一个聚合引发剂加上单体的策略，裂纹穿透这些胶囊后，引发剂（图中小胶囊内）遇到了单体（图中大胶囊内），引发聚合反应的发生，而生成的聚合物可以看成是“胶水”，将这些裂纹填满或粘结。&/p&&img src=&/32f358e1aca4faffafe9ce8a9a692dfc_b.jpg& data-rawwidth=&667& data-rawheight=&774& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&667& data-original=&/32f358e1aca4faffafe9ce8a9a692dfc_r.jpg&&&p&类似的就是微脉管体系。这个设计倒是很好地模仿了血管中血液输送对于伤口的修复作用。&/p&&img src=&/092c3c5a3d21df4c63f6f3_b.jpg& data-rawwidth=&1690& data-rawheight=&528& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1690& data-original=&/092c3c5a3d21df4c63f6f3_r.jpg&&&br&&p&这种体系的适用性比较广，几乎所有的高分子本体材料都可以利用此原理进行自修复，但缺陷也很明显，就是很慢保证修复试剂的长期化学稳定性；并且，微胶囊/脉管的使用很可能会显著改变材料的原始机械性能。&/p&&p&&b&二、
&/b&&b&利用材料分子之间化学成键反应/&/b&&b&超分子作用&/b&&/p&&p&这种策略就是在材料分子上使用特殊的化学基团。它们可以在简单的外部刺激（如加热、紫外光照射、简单添加物等）下发生键连，用这些新产生的化学键来弥补那些已经断掉的化学键所带来的负面作用。&/p&&p&这方面经常使用的就是一些动态共价键。包括并不限于DA反应、自由基反应等等。&/p&&img src=&/5e3e466bb644b83a708a_b.jpg& data-rawwidth=&646& data-rawheight=&1272& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&646& data-original=&/5e3e466bb644b83a708a_r.jpg&&&br&&p&与这些动态共价键很类似的就是氢键、金属-配体相互作用、静电相互作用等超分子相互作用。单个比较的话的确不如共价键强，但是可以通过增加数量来提高其总的键强。&br&&/p&&p&与微胶囊相比，这种策略的最大优势在于可以实现多次修复，原则上甚至是无限次修复。但缺陷是，日常生活中的材料分子中，很难具有这些特殊设计的化学基团。也就是说，利用这种策略创造的自修复材料，需要对材料从分子结构上就进行“大换血”，成本很高。&/p&&p&&b&修复效果怎么样？&/b&&/p&&p&对于一些裂纹破损，往往从外观就能观察出其较好的修复状况。有的已经可以实现裂纹或者划痕在修复后完全消失。下图就是一个例子&/p&&p&&img src=&/330e68c91a4e3327ecdcdaa1_b.jpg& data-rawwidth=&1626& data-rawheight=&478& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1626& data-original=&/330e68c91a4e3327ecdcdaa1_r.jpg&&（Christoph
Weder发明的一种自修复材料【文献3】，红圈内的划痕经紫外光照射修复后消失不见）&br&&/p&&p&当然更客观的就是对比所关心的机械性能的指标在修复前后的恢复程度。不得不承认的是，由于材料内部化学环境受限，分子链之间的化学反应很难充分发生，绝大多数的恢复程度基本达不到100%。但是不排除有一些非常特殊的体系，恢复程度十分接近甚至超过100%（具体可见文献4）。 &/p&&p&总体来讲，自修复高分子材料领域方兴未艾。无论是科研还是实际应用都有着巨大的价值。作为一个高分子行业的研究者，我也很高兴的看到市面上已经出现了一些自修复高分子产品，如手机膜、轮胎等。&/p&&p&以上。&/p&&p&参考文献：&/p&&p&1.
Diesendruck, C. E.; Sottos, N. R.; Moore, J. S.; White, S. R., Biomimetic
Self-Healing. &i&Angewandte Chemie-International Edition &/i&&b&2015,&/b&&i&54&/i&
(36), .&/p&&p&2.
Yang, Y.; Ding, X.; Urban, M. W., Chemical and physical aspects of
self-healing materials. &i&Progress in Polymer Science &/i&&b&2015,&/b&&i&49–50&/i&,
34-59.&/p&&p&3.
Burnworth, M.; Tang, L. M.; Kumpfer, J. R.; Duncan, A. J.; Beyer, F. L.;
Fiore, G. L.; Rowan, S. J.; Weder, C., Optically healable supramolecular
polymers. &i&Nature &/i&&b&2011,&/b&&i&472&/i& (7343), 334-U230.&/p&&p&4.
Ramirez, A. L. B.; Kean, Z. S.; Orlicki, J. A.; Champhekar, M.; Elsakr, S.
M.; Krause, W. E.; Craig, S. L., Mechanochemical strengthening of a synthetic
polymer in response to typically destructive shear forces. &i&Nat Chem &/i&&b&2013,&/b&&i&5&/i& (9), 757-761.&/p&&p&5.
Murphy, E. B.; Wudl, F., The world of smart healable materials. &i&Progress
in Polymer Science &/i&&b&2010,&/b&&i&35&/i& (1-2), 223-251.&/p&&p&6.
Toohey, K. S.; Sottos, N. R.; Lewis, J. A.; Moore, J. S.; White, S. R.,
Self-healing materials with microvascular networks. &i&Nat Mater &/i&&b&2007,&/b&&i&6&/i& (8), 581-585.&/p&
借这个问题说一说近年来在研究特别火的自修复材料吧。专业所限，这里只谈自修复高分子材料。高分子材料是我们日常生活中接触最为频繁的一类材料。从较大的范围来讲，有塑料、橡胶、纤维三大类高分子材料，具体一点，日常中见到的汽车轮胎、塑料产品、手机贴…
谢邀，处女答，好激动。&br&很多年来学界，至少材料学界常提的一句话叫，一代材料一代器件，一代器件一代技术。当然并不是材料人在自欺欺人。问题是材料的进展确实是很慢。大部分科研成果只能用来发发论文。&br&材料囊括的范围确实很大。我简单的就我所知的做一些回答，大家勿喷。&br&1.以碳基复合材料为主导的航空材料方面，中国近几年一直在搞自己的大飞机项目，无机复合材料在这一块儿的应用比例是越来越大的。&br&2.能源相关，包括激光引发核聚变上与光学联系紧密的玻璃方面的材料，，由新能源汽车引发的关于动力电池材料的研究，当然还有就是太阳能电池，燃料电池，热点材料这些。&br&3.高温合金方面，航天军工上的研究一直都是重点。比如发动机叶片等。&br&4.防腐涂层，我国目前船舶的表面漆大多是靠进口，国内发展空间应该还是不小的。石油石化管道腐蚀也带来一些契机。&br&我了解到的可能主要就是这些了。&br&再次谢邀。
谢邀，处女答，好激动。很多年来学界，至少材料学界常提的一句话叫，一代材料一代器件，一代器件一代技术。当然并不是材料人在自欺欺人。问题是材料的进展确实是很慢。大部分科研成果只能用来发发论文。材料囊括的范围确实很大。我简单的就我所知的做一些回…
已有帐号？
无法登录？
社交帐号登录
爱好宇宙星空，但见繁星点点