자가 치유 재료

Self-healing material
애니메이션 1. 디지털 홀로그래픽 현미경으로 측정한 토소사의 셀프 힐링 소재의 3D 측정.표면이 금속 공구로 긁혔다.
애니메이션 2상처에서 회복되는 자가 치유 재료의 단면

자가 치유 재료는 인공 또는 인공적으로 생성된 물질로 외부 진단이나 사람의 개입 없이 자동으로 손상을 복구하는 기능을 내장하고 있습니다.일반적으로 재료는 작업 중 발생하는 피로, 환경 조건 또는 손상으로 인해 시간이 지남에 따라 품질이 저하됩니다.균열 및 기타 미시적 수준의 손상은 재료의 열적, 전기적, 음향적 특성을 변화시키는 것으로 나타났으며 균열이 확산되면 재료의 최종적인 고장으로 이어질 수 있다.일반적으로 균열은 초기에 발견하기 어려우며 주기적인 점검 및 보수를 위해서는 수동 개입이 필요하다.반면 셀프힐링 소재는 [1]: 1–2 미세손상에 반응하는 보수기구의 개시를 통해 열화에 대응한다.일부 자가 치유 재료는 스마트 구조로 분류되며 감지 [1]: 145 및 작동 특성에 따라 다양한 환경 조건에 적응할 수 있다.

자가 치유 재료의 가장 일반적인 유형은 폴리머 또는 엘라스토머이지만 자가 치유 재료는 금속, 세라믹 및 시멘트 재료를 포함한 모든 종류의 재료를 포함합니다.치료기구는 재료의 인스트린성 수복에서 현미경 용기에 포함된 수복제 첨가까지 다양하다.물질이 자율적인 자가 치유로 엄격하게 정의되기 위해서는 사람의 개입 없이 치유 과정이 이루어져야 한다.그러나 자가 치유 중합체는 외부의 자극(빛, 온도 변화 등)에 반응하여 활성화되어 치유 과정을 시작할 수 있다.

정상적인 사용으로 인한 손상을 본질적으로 수정할 수 있는 재료는 재료 고장으로 인한 비용을 방지하고, 더 긴 부품 수명 동안 다양한 산업 공정의 비용을 절감하며,[2] 시간에 따른 열화로 인한 비효율성을 줄일 수 있습니다.

역사

주요 기사 : 로마 콘크리트

고대 로마인들은 자가 치유 효과가 [3]있는 것으로 밝혀진 석회 모르타르를 사용했다.2014년까지 지질학자 마리 잭슨과 그녀의 동료들은 트라야누스 시장과 판테온과 콜로세움과 같은 다른 로마 구조물에서 사용된 박격포의 종류를 재현하고 [4]균열의 반응을 연구했다.로마인들은 Alban Hills 화산에서 나온 Pozzolane Rosse라고 불리는 화산재를 빠른 석회와 물과 섞었다.그들은 그것을 데시미터 크기의 응회암 [3]덩어리를 하나로 묶기 위해 사용했다.재료가 경화되면서 포졸란 활성의 결과로, 석회가 혼합물의 다른 화학 물질과 상호작용하여 스트래틀링사이트라고 불리는 알루미늄 규산칼슘 광물의 결정으로 대체되었습니다.판상 스트래틀라이트의 결정은 균열이 발생하기 쉬운 계면 영역을 포함한 재료의 시멘트 매트릭스에서 성장합니다.이 진행 중인 결정 형성은 모르타르와 굵은 골재를 결합시켜 균열 형성에 대항하고 1,900년 [5][6]동안 지속된 물질을 만들어 냅니다.

재료과학

콘크리트 속 관련 과정은 19세기부터 현미경으로 연구되어 왔다.

자가 치유 재료는 21세기에야 널리 인정받는 학문으로 떠올랐다.제1회 셀프힐링 소재 국제회의는 [7]2007년에 개최되었습니다.셀프힐링 소재 분야는 생체모방 소재뿐만 아니라 셀프윤활 및 셀프클리닝 [8]소재와 같은 자기조직화 능력이 내장된 다른 신규 소재 및 표면과 관련이 있습니다.

생체 모방

식물과 동물은 상처를 봉합하고 치유하는 능력이 있다.검사된 모든 식물 및 동물에서 첫째, 자가 봉합 단계, 둘째, 자가 치유 단계를 식별할 수 있다.식물에서는 신속한 자가봉쇄가 식물의 탈수와 병원성 세균에 의한 감염을 막는다.이는 상처 봉합과 더불어 식물 기관의 기계적 특성(부분적)의 회복으로 이어지는 부상의 후속 자가 치유에 대한 시간을 제공한다.발전소의 다양한 자가 밀봉 및 자가 치유 프로세스를 기반으로 다양한 기능 원리가 생체 영감을 받은 자가 복구 재료로 [9][10][11]전환되었습니다.생물학적 모델과 기술적 응용 사이의 연결고리는 예를 들어 분석적[12] 모델이나 수치적 모델이 될 수 있는 생물학적 모델의 기본적인 기능 원리를 설명하는 추상화이다.주로 물리적 화학적 과정이 관련된 경우에는 이전이 특히 유망합니다.고분자 복합재료의 [14]자가 치유 시스템 개발에 사용되는 이러한 생체 모방 설계 접근법의 증거가 학술 문헌에[13] 있다.위에서[clarification needed] DIW 구조를 사용하여 피부 구조를 기본적으로 모방할 수 있습니다.Toohey 등은 이를 디시클로펜타디엔(DCPD)을 포함한 마이크로채널 그리드를 포함하는 에폭시 기질로 수행했으며 표면에 Grubbs의 촉매를 포함시켰다.이는 골절 후 인성이 부분적으로 회복되는 것을 보여주며, 사용 후 채널을 보충할 수 있기 때문에 여러 번 반복될 수 있다.이전 치료에서 얻은 균열면의 폴리머가 시간이 [15]지남에 따라 축적되기 때문에 이 과정은 영원히 반복될 수 없습니다.감는 리아나 아리스톨로키아 매크로필라 및 관련 종(파이프빈)의 신속한 자가 밀봉 프로세스에서 영감을 얻어 공압 구조를 위한 생체 모방 PU-폼 코팅이 [16]개발되었습니다.낮은 코팅 중량 및 폼 층 두께에 대해 최대 99.9% 이상의 수리 효율을 얻었습니다.[17][18][19]다른 역할 모델로는 수양 무화과(Ficus benjamina), 고무나무(Hevea brasiliensis), 박차(Euphorbia spp.)와 같은 식물을 가진 라텍스가 있으며, 라텍스의 응고가 [20][21][22]병변 봉합에 관여한다.육안적 병변 [23][24]후 유의미한 기계적 복원을 보여주는 탄성 물질에 대한 서로 다른 자가 봉합 전략이 개발되었습니다.

자가 치유 중합체 및 엘라스토머

지난 세기에 폴리머는 플라스틱, 고무, 필름, 섬유 또는 페인트와 같은 제품의 기본 재료가 되었습니다.이러한 엄청난 수요로 인해 신뢰성과 최대 수명을 연장할 수밖에 없었고, 손상이나 피로 후에도 기능을 복구할 수 있는 고분자 재료의 새로운 설계 클래스가 계획되었습니다.이러한 폴리머 재료는 자가 치유 메커니즘에 대한 접근법에 따라 내인성 또는 외인성 [25][26]두 가지 그룹으로 나눌 수 있습니다.자율 자가 치유 중합체는 생물학적 반응과 매우 유사한 3단계 과정을 따릅니다.손상의 경우 첫 번째 대응은 손상이 지속된 후 거의 즉시 발생하는 트리거 또는 작동이다.두 번째 대응은 피해 지역으로의 자재 수송입니다.이것도 매우 신속하게 이루어집니다.세 번째 대응은 화학 수복 과정입니다.이 과정은 시행 중인 치료 메커니즘의 유형에 따라 다릅니다(예: 중합, 얽힘, 가역적 가교).이러한 물질은 세 가지 메커니즘(캡슐 기반, 혈관 기반 및 내인성)에 따라 분류될 수 있으며, 4세대에 걸쳐 [27]연대순으로 상관될 수 있습니다.이러한 메커니즘은 어떤 면에서는 비슷하지만 실제 손상이 발생할 때까지 응답을 숨기거나 방지하는 방법이 다릅니다.

고분자 분해

분자적 관점에서 보면, 전통적인 고분자는 시그마 [28]결합의 분열을 통해 기계적 응력에 굴복한다.새로운 폴리머는 다른 방법으로 산출될 수 있지만, 전통적인 폴리머는 일반적으로 균질 또는 이종 분해 결합 분열을 통해 산출됩니다.폴리머가 산출하는 방법을 결정하는 요인에는 응력 유형, 폴리머 고유의 화학적 특성, 용매의 수준과 유형,[28] 온도가 포함됩니다.고분자의 관점에서 볼 때, 분자 수준에서 스트레스로 인한 손상은 미세 [29]균열이라고 불리는 더 큰 규모의 손상으로 이어진다.인접한 고분자 사슬이 근접하게 손상되어 최종적으로 섬유 전체의 [29]약화를 초래하는 미세 균열이 형성된다.

균질결합분열

스킴 1폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA)의 균질분열.

폴리머는 DPPH(2,2-디페닐-1-피크릴히드라질) 및 PMNB(펜타메틸니트로소벤젠)와 같은 래디칼 리포터를 사용하여 균질결합을 분해하는 것이 관찰되었다.결합이 균질하게 분해되면, 두 개의 라디칼 종이 재결합하여 손상을 복구하거나 다른 균질분열을 시작할 수 있으며, 이는 다시 더 [28]큰 손상을 초래할 수 있습니다.

이종분해결합분열

스킴 2폴리에틸렌 글리콜의 이종 분해 분열.

폴리머는 또한 동위원소 라벨링 실험을 통해 이종 분해 결합을 분해하는 것으로 관찰되었다.결합이 이종분해되면 다시 결합해 손상을 복구하거나 용매로 담금질하거나 인근 폴리머와 파괴적으로 [28]반응할 수 있는 양이온성 및 음이온성 종이 형성된다.

가역 결합 분할

어떤 폴리머는 기계적 응력에 의해 비정상적이고 가역적인 [30]방식으로 굴복한다.Diels-Alder 기반 폴리머는 역방향 Diels-Alder 반응에서 기계적 응력이 2개의 시그마 결합을 분해하는 가역적 사이클로드 디지션을 거친다.이 스트레스는 래디컬 또는 하전된 [2]부분과 반대로 추가적인 파이 결합 전자를 발생시킵니다.

초분자 파괴

초분자 폴리머는 비공유적으로 [31]상호작용하는 단량체로 구성되어 있다.일반적인 상호작용에는 수소 결합,[32] 금속 배위, 판데르발스 [31]힘이 포함됩니다.초분자 고분자의 기계적 응력은 이러한 특정 비공유 상호작용의 교란을 유발하여 단량체 분리 및 고분자 붕괴를 초래한다.

고유 폴리머 기반 시스템

본질적인 시스템에서 재료는 본질적으로 무결성을 복원할 수 있습니다.외인성 접근법은 일반적으로 자율적이지만, 내인성 시스템은 종종 치유가 이루어지기 위해 외부 트리거를 필요로 한다(예: 열역학, 전기, 광자극 등).5가지 주요 내재적 자가 치유 전략을 구별할 수 있습니다.첫 번째 반응은 가역 반응에 기초하며, 가장 널리 사용되는 반응 방식은 Diels-Alder([33]DA) 및 Retro-Diels-Alder(rDA) 반응에 기초한다.또 다른 전략은 멜테이블 열가소성 첨가제를 함유함으로써 열경화성 매트릭스에서 자가치유를 달성합니다.온도 트리거를 통해 열가소성 플라스틱 첨가물이 균열로 재분배되어 기계적 [34]연동이 발생합니다.동적 초분자 결합 또는 아이오노머에 기초한 폴리머 연동은 제3 및 제4의 방식을 나타낸다.관련된 초분자 상호작용과 이오노머 클러스터는 일반적으로 가역적이며 가역적 가교로 작용하므로 폴리머가 자가 치유 능력을 [35][36]갖출 수 있다.마지막으로 본질적인 자가치유를 달성하기 위한 대체방법은 분자확산에 [37]기초한다.

가역결합성 폴리머

가역계는 단량체, 올리고머 또는 비가교계 중 어느 쪽이든 초기 상태로 되돌릴 수 있는 고분자 시스템이다.폴리머는 정상적인 조건에서 안정적이기 때문에 가역적인 과정은 일반적으로 폴리머가 발생하기 위해 외부 자극을 필요로 한다.가역성 힐링 폴리머는 가열 등의 방법으로 재료가 손상되어 그 성분에 환원되었을 경우 중합에 사용한 원상태를 적용하여 폴리머 형태로 복구 또는 '힐링'할 수 있다.

공유 결합 형성 및 파괴에 기반한 폴리머 시스템

Diels-Alder 및 Retro-Diels-Alder

가역성 치유 중합체의 예로는 열가역성 때문에 디엘스-알더(DA) 반응과 역디엘스-알더(RDA) 유사체가 매우 유망해 보인다.일반적으로 fran이나 maleimide 등의 관능기를 포함한 단량체는 2개의 탄소-탄소 결합을 특이하게 형성하여 DA 반응을 통해 중합체를 구성한다.이 폴리머는 가열 시 RDA 반응을 통해 원래의 단량체로 분해된 다음 냉각 시 또는 초기에 폴리머를 만드는 데 사용된 다른 조건을 통해 폴리머를 재형성합니다.지난 수십 년 동안, 두 가지 유형의 가역성 폴리머가 연구되었습니다. (i) fran 또는 maleimide 그룹과 같은 펜던트 그룹이 연속적인 DA 결합 반응을 통해 교차하는 폴리머, (ii) 다기능 모노머가 연속적인 DA 결합 [30]반응을 통해 서로 연결되는 폴리머.

가교 고분자

이 유형의 폴리머는 선형 열가소성 플라스틱에서 펜던트 그룹의 교차 연결을 통해 형성됩니다.예를 들어 사에구사 등.는 maleimide 또는 francarbonyl pendant moidy를 포함하는 변형 폴리(N-acetelethyleneimine)의 가역적 가교성을 보여 주었다.그 반응은 계획 3에 나타나 있다.이들은 상온에서 푸란 단위와 말레이미드 단위의 DA반응을 통해 2개의 상보성 고분자를 혼합하여 고분자 가교재료를 만들었다. 이는 가교성 고분자가 개별 시작물질보다 열역학적으로 안정적이기 때문이다.단, 극성용매에서 2시간 동안 고분자를 80°C로 가열하면 RDA 반응을 통해 2개의 모노머가 재생되어 [38]고분자가 파괴되었음을 알 수 있다.이는 가열 에너지가 에너지 장벽을 넘어 두 개의 단량체를 생성하기에 충분한 에너지를 제공했기 때문에 가능했습니다.두 개의 시동 단량체(손상된 폴리머)를 상온에서 7일 동안 냉각시키면 폴리머가 치유되고 개질되었습니다.

스킴 3푸란과 말레이미드 [38]사이의 Diels-Aldercycloadition 반응을 통한 가역성 고분자 가교.

가역성 DA/RDA 반응은 Schiraldi 등의 연구에서 알 수 있듯이 프랑-멜레이미드 기반 폴리머에 국한되지 않는다.그들은 말레이미드와 펜던트 안트라센기를 가진 폴리머의 가역적 가교성을 보여주었다.그러나 가역반응은 250°C로 가열했을 때 경쟁적인 분해반응으로 [39]인해 부분적으로만 발생하였다.

다기능 모노머의 중합

이러한 시스템에서 DA 반응은 고분자를 연결하기 위한 것이 아니라 골격 자체에서 발생합니다.DA 단계 성장 푸란-말레이미드 기반 폴리머(3M4F)의 중합 및 치유 프로세스를 위해 가열/냉각 사이클에 따라 시연했다.트리스-말레이미드(3M)와 테트라-프란(4F)은 DA 반응을 통해 폴리머를 형성하고 120°C로 가열하면 RDA 반응을 통해 탈중합되어 원료가 생성되었다.이후 90–120°C로 가열하고 실온으로 냉각하면 폴리머가 치유되어 [33][40]개입을 통해 기계적 특성이 부분적으로 회복되었습니다.그 반응은 체계 4에 나타나 있다.

스킴 4가역성 높은 가교성 푸란-말레이미드 기반 폴리머 [33]네트워크.
티올계 중합체

티올 기반 중합체는 산화 및 환원을 통해 가역적으로 가교될 수 있는 디술피드 결합을 가지고 있다.환원 조건에서는 폴리머 내의 이황화물(SS) 브릿지가 파괴되어 모노머가 되지만, 산화 조건에서는 각 모노머의 티올(SH)이 디술피드 결합을 형성하고, 시작 재료를 가교하여 폴리머를 형성한다.추조 등폴리(N-아세틸에틸렌아민)를 사용한 티올 기반의 가역적 가교 폴리머를 보여주었다.(스케줄 5)

스킴 5이황화물 [41]브릿지에 의한 가역성 폴리머 가교.
폴리(요소우레탄)

연질 폴리(요소우레탄) 네트워크는 방향족 이황화물의 메타세시스 반응을 사용하여 외부 촉매 없이 상온 자가 치유 특성을 제공한다.이 화학 반응은 상온에서 자연스럽게 공유 결합을 형성할 수 있으며, 고분자가 외부의 에너지원 없이 자율적으로 치유될 수 있게 한다.실온에서 방치된 이 재료는 2시간 후 80%, 24시간 [citation needed]후 97%의 효율로 수선됐다.2014년 폴리우레아 엘라스토머 기반 재료는 촉매나 다른 화학 물질을 첨가하지 않고 반으로 자른 후 함께 혼합되어 자가 치유되는 것으로 나타났습니다.이 재료는 또한 상업적으로 이용할 수 있는 저렴한 화합물도 포함하고 있습니다.엘라스토머 분자가 변형되어 결합이 길어졌습니다.그 결과 생성된 분자는 서로 떼어내기가 더 쉽고 실온에서 거의 같은 강도로 재결합이 더 잘 됩니다.리본딩을 반복할 수 있습니다.일리노이 대학에서 실시된 연구 덕분에 신축성 있는 자가 치유성 페인트와 기타 코팅은 최근 일반적인 사용에 한 걸음 더 다가섰다.그곳의 과학자들은 촉매나 다른 [42][43]화학 물질을 첨가하지 않고 반으로 자른 후 다시 합쳐지는 폴리머를 만들기 위해 "기존" 성분들을 사용해 왔다.

그러나 요소-우레탄 중합체는 유리 상태의 전이 온도가 273 K 미만이기 때문에 상온에서 겔이 되고 인장 강도가 [44]낮습니다.인장 강도를 최적화하려면 가역 결합 에너지 또는 폴리머 길이를 늘려 공유가 또는 기계적 연동 정도를 각각 높여야 합니다.단, 폴리머 길이가 증가하면 이동이 억제되어 폴리머가 가역적으로 결합하는 능력이 저하된다.따라서 각 폴리머 길이에는 최적의 가역 결합 에너지가 존재합니다.[45]

비트라이머

비트라이머는 열가소성 수지와 열경화성 [46][47]수지를 연결하는 고분자의 하위 집합입니다.동적 공유적응 네트워크 내에서 해리 및 연관성 교환에 의존하기 때문에 구조적 특성과 기계적 [48]강도를 유지하면서 여러 번 재처리할 수 있는 기계적으로 튼튼한 재료를 합성할 수 있는 다양한 화학 시스템에 접근할 수 있다.이러한 물질의 자가 치유 측면은 열과 같은 적용된 외부 자극에 대한 반응으로 가교된 종의 결합 교환에 기인한다.해리성 교환은 가교종의 재결합 전에 가교결합을 파괴함으로써 교환 [49]후의 가교밀도를 회복하는 과정이다.해리 교환의 예로는 가역적 순환 반응, 친핵성 트랜스알킬화 및 아미날 트랜스아미네이션이 있다.연상 교환에는 기존 교차 링크와의 치환 반응과 [49]교환 전체에 걸친 교차 링크의 보유가 포함됩니다.연상 교환의 예로는 에스테르 교환, 빈질 우레탄 [50]트랜스아미네이션,[49] 이민 [51]교환 및 디케톤아민 트랜스아미네이션이 있다.통계적 공중합체 유사체와 비교하여 블록 공중합체 비트리머를 이용하여 나노 규모의 형태를 가진 비트리머를 연구하여 자가조립이 환율, 점탄성 특성 및 [52]재처리성에 미치는 영향을 파악하였다.재활용 외에도 유리 재료는 자가 치유 가능한 바이오 [53]에폭시 등 의학 분야에서의 응용과 자가 치유 전자 [54]스크린에서의 응용에 대한 가능성을 보여줍니다.이러한 고분자 시스템은 아직 걸음마 단계에 있지만, 이러한 화학 시스템을 상업적으로 관련된 모노머와 폴리머에 맞게 조정하고 더 나은 기계적 테스트와 재료 특성에 대한 이해를 개발하는 작업이 이루어지는 한 향후에 상업적으로 관련되고 재활용 가능한 재료를 생산하는 역할을 합니다.t 이러한 물질의 수명(즉, 재처리 후 사이클)

반데르발스 힘을 가진 공중합체

기계적 손상에 대한 반데르발스 힘의 섭동이 에너지적으로 바람직하지 않은 경우, 상호 삽입된 교대 또는 랜덤 공중합체 모티브는 외부 개입 없이 에너지적으로 더 바람직한 상태로 자가 치유된다.이러한 자가 치유 행동은 인접 체인의 '키 앤 록' 연관성 때문에 체인 분리에 대한 자가 회복을 에너지적으로 선호하는 점탄성 반응에 의존한 비교적 좁은 구성 범위 내에서 발생한다.본질적으로 판데르발스는 인접한 공중합체를 안정화시키며, 이는 강화된 응집 에너지 밀도(CED) 값에 반영된다.Urban 등은 방향성 반데르발스 힘에 의한 교대 또는 랜덤 폴리(메틸 메타크릴레이트-alt-ran-n-부틸 아크릴레이트)(p(MMA-alt-ran-nBA) 공중합체)에 대한 유도 쌍극자 상호작용이 얽힌 공중합체 사슬의 평형(CEDeq)에서 CED를 증강하는 방법을 나타낸다.

[55] [56] [57]

외인성 폴리머 기반 시스템

외인성 시스템에서 치유화학은 마이크로캡슐 또는 혈관망 내의 주변 폴리머로부터 분리되며, 이 폴리머는 재료 손상/균열 후에 그 성분을 균열면으로 방출하여 반응하고 재료 [58]기능을 복원할 수 있다.이러한 시스템은 몇 가지 범주로 더 세분화될 수 있습니다.캡슐 기반 폴리머는 작은 캡슐에 치유제를 분리하여 파열 시에만 방출하는 반면 혈관 자가 치유제는 1차원, 2차원 또는 3차원적으로 상호 연결될 수 있는 모세관 형태의 중공 채널로 격리합니다.이러한 캐피럴리 중 하나가 파손된 후에는 외부 소스 또는 손상되지 않은 다른 채널로 네트워크를 보충할 수 있습니다.본 발명의 자가 치유 재료는 격리된 치유제를 가지고 있지 않고, 대신 손상이나 [58]외부 자극에 의해 유발되는 잠재 자가 치유 기능을 가지고 있다.외인성 자가 치유 소재는 손상이 [59]크더라도 100% 이상의 치유 효율을 달성할 수 있습니다.

마이크로캡슐 힐링

캡슐 기반 시스템은 재료의 특성을 회복하기 위해 균열 형성 시 파열되어 후속 공정으로 이어지는 적절한 미세 구조에 치유제를 캡슐화한다는 공통점을 가지고 있다.캡슐의 벽면을 너무 두껍게 만들면 균열이 다가오면 깨지지 않지만 너무 얇으면 조기에 [60]파열될 수 있다.이 과정이 실온에서 일어나 캡슐 내에서 반응물이 단량체 상태를 유지하기 위해 촉매도 서모셋에 내장된다.촉매는 반응의 에너지 장벽을 낮추고 열을 추가하지 않고도 모노머가 중합되도록 합니다.단량체와 촉매 주변의 캡슐(흔히 왁스로 만들어짐)은 균열이 [30][61]반응을 촉진할 때까지 분리를 유지하는 데 중요합니다.캡슐 촉매 시스템에서 캡슐화된 치유제가 폴리머 매트릭스 내에 방출되어 매트릭스 [62]내에 이미 존재하는 촉매와 반응한다.이런 종류의 재료를 설계하는 데는 많은 어려움이 있습니다.첫째, 왁스에 싸인 후에도 촉매의 반응성이 유지되어야 한다.또한 단량체는 중합되기 전에 균열 전체를 덮을 수 있는 충분한 속도(점도가 충분히 낮다)로 흐르지 않으면 완전한 치유능력에 도달하지 못한다.마지막으로 촉매는 효율적으로 반응하여 균열이 더 [61]이상 확산되지 않도록 단량체에 빠르게 용해되어야 한다.

스킴 6. Grubbs 촉매를 통한 DCPD의 ROMP

이 과정은 디시클로펜타디엔(DCPD)과 그럽스 촉매(벤질리덴비스(트리시클로헥실포스핀) 디클로로루테늄)에 의해 입증되었다.에폭시 수지에 DCPD와 Grubs의 촉매가 모두 박혀 있다.단량체 자체는 상대적으로 반응성이 낮고 중합이 일어나지 않는다.미세 균열이 DCPD를 포함한 캡슐과 촉매 모두에 도달하면, 모노머는 코어 셸 마이크로 캡슐에서 방출되어 노출된 촉매와 접촉하며, 이 촉매에서 모노머는 ROMP([61]Ring Opening Metatesisese 중합)를 거친다.단량체의 메타제스 반응은 새로운 결합을 위해 두 개의 이중 결합을 분리하는 것을 포함한다.촉매가 존재하면 에너지 장벽(활성화 에너지)이 낮아지고 [63]상온에서 중합 반응이 진행될 수 있습니다.그 결과, 에폭시 복합 재료는 이전의 강도의 67%를 회복할 수 있습니다.

Grubbs의 촉매는 공기와 물에 민감하지 않기 때문에 물질 내에서 반응성을 유지할 수 있을 만큼 충분히 강력하기 때문에 이러한 유형의 시스템에 적합합니다.활촉매를 사용하는 것은 여러 가지 치유 [64]작용을 촉진하기 위해 중요합니다.가장 큰 단점은 비용이다.더 많은 촉매를 사용하는 것은 더 높은 수준의 치유에 직접적으로 해당하는 것으로 나타났다.루테늄은 상당히 비싸서 상업적인 용도로는 실용적이지 않습니다.

그림 1마이크로캡슐 내장재를 통한 균열 전파 묘사.단량체 마이크로캡슐은 분홍색 원으로 표시되고 촉매는 보라색 점으로 표시됩니다.

이와는 대조적으로 멀티캡슐 시스템에서는 촉매와 치유제 모두 다른 [65]캡슐에 캡슐화된다.잠재기능성이라고 불리는 제3계통에서는 치유제가 캡슐화되어 잔류반응기능성의 [66]형태로 매트릭스 내에 존재하는 중합자 성분과 반응할 수 있다.마지막 방법(상분리)에서는 매트릭스 재료 [67]중 치유제 또는 중합제 중 하나를 상분리한다.

혈관 접근

1D, 2D 및 3D 혈관 기반 [68][69][15]시스템에 동일한 전략을 적용할 수 있습니다.

중공 튜브 접근

첫 번째 방법은 복합재료 내에 깨지기 쉬운 유리 모세혈관 또는 섬유를 매립하는 것이다.(주의: 이것은 이미 재료 강화에 일반적으로 사용되는 방법입니다.'섬유 강화 플라스틱'[70] 참조).결과적으로 발생하는 다공질 네트워크는 모노머로 채워집니다.통상적인 사용으로 인해 재료에 손상이 발생하면 튜브도 균열을 일으켜 단량체가 균열에 방출된다.경화제를 함유한 다른 튜브도 균열이 발생하여 모노머와 혼합되어 균열이 [64]치유된다.결정 구조에 중공관을 도입할 때 고려해야 할 점이 많습니다.먼저 고려해야 할 사항은 하중 지지 재료의 [71]제거로 인해 생성된 채널이 재료의 하중 지지 능력을 저하시킬 수 있다는 것입니다.또한 채널 직경, 분기 정도, 분기점의 위치 및 채널 방향은 재료 내에 마이크로 채널을 구축할 때 고려해야 할 주요 사항 중 일부입니다.큰 기계적 변형에 견딜 필요는 없지만 자가 치유 특성을 원하는 재료는 하중 [71]지지 재료보다 더 많은 마이크로 채널을 도입할 수 있습니다.중공 튜브에는 이산 채널과 상호 연결된 [71]채널의 두 가지 유형이 있습니다.

개별 채널

재료의 구축과는 독립적으로 개별 채널을 구축할 수 있으며 [71]재료 전체에 걸쳐 배열로 배치됩니다.이러한 마이크로채널을 작성할 때 고려해야 할 주요 요인 중 하나는 튜브가 서로 가까워질수록 강도가 낮아지지만 복구 [71]효율이 향상된다는 것입니다.샌드위치 구조는 재료의 중심에 튜브로 구성되어 있으며 [72]중간부터 바깥쪽으로 치유되는 이산형 채널입니다.샌드위치 구조의 강성은 높기 때문에 가압 [72]챔버에 매력적인 옵션입니다.샌드위치 구조의 대부분은 혈관망에 비해 재료의 강도를 유지한다.또한,[72] 소재는 손상으로부터 거의 완전히 회복되었습니다.

상호 접속된 네트워크

상호 연결된 네트워크는 개별 채널보다 효율적이지만 구축이 [71]어렵고 비용이 많이 듭니다.이러한 채널을 만드는 가장 기본적인 방법은 기본 가공 원리를 적용하여 마이크로 스케일 채널 홈을 만드는 것입니다.이러한 기술은 600~[71]700마이크로미터의 채널을 생성합니다.이 기술은 2차원 평면에서는 잘 작동하지만, 3차원 네트워크를 구축하려고 할 때는 [71]한계가 있습니다.

직접 잉크 쓰기

Direct Ink Writing(DIW; 다이렉트잉크 쓰기) 기술은 점탄성 잉크를 제어하여 3차원 상호연결 네트워크를 [71]만듭니다.우선 유기 잉크를 정해진 패턴으로 설정함으로써 동작합니다.그런 다음 구조물에 에폭시 같은 물질이 침투합니다.이 에폭시는 응고되어 약간의 진공상태로 잉크를 흡인하여 중공 [71]튜브를 만듭니다.

카본나노튜브망

그래서 그들이 서로 섞이는 있는 고체의 3차원 에폭시 매트릭스 안에서는 선형 중합체 용해를 통해 선형 중합첼 때 탄소 나노 튜브 또한 에폭시 재료로 통합된 일정한 temperature[73]에, 직접적인 흐름은 관을 통해서 운영된다 모바일이 감지 곡선의 중요한 변화 파마를 나타낸다.anenpolymer의 손상, 즉 [74]균열을 '접착'시킵니다.탄소나노튜브는 구조물 내부의 균열을 감지하면 매트릭스를 가열하는 열수송장치로 사용되어 선형 고분자가 확산되어 에폭시 매트릭스의 균열을 메울 수 있다.이렇게 [73]해서 물질을 치유합니다.

미끄러지다

다른 접근법이 교수에 의해 제안되었다.Harvard 대학의 J. Aizenberg는 육식성 피처 식물에서 영감을 받아 물과 [75]기름으로 녹지 않는 윤활액으로 채워진 다공질 재료인 Slips(Slips)를 사용할 것을 제안했다.SLIPs는 얼음 공포성뿐만 아니라 자가 치유 및 자가 윤활 특성을 가지고 있으며 여러 용도로 성공적으로 사용되었습니다.

희생 나사 꿰매기

유기사(예를 들어 폴리락타이드 필라멘트)는 섬유강화 폴리머의 적층층을 통해 봉합되어 폴리머 경화 후 끓여 진공상태로 전환되며 치유제로 [76]채워질 수 있는 빈 채널을 남긴다.

자가 치유성 섬유 강화 폴리머 복합 재료

충전된 복합재료 및 섬유강화폴리머(FRP)에 대한 자가 치유 기능의 구현 방법은 거의 전적으로 외인성 시스템에 기초하고 있으며, 따라서 이산 캡슐 기반 시스템과 연속 혈관 시스템의 두 가지 접근법으로 크게 분류할 수 있다.비충전 중합체와는 대조적으로 결합 가역성에 기초한 내적 접근법의 성공은 FRPs에서 아직 입증되지 않았다.지금까지 FRP의 셀프 힐링은 평판이나 패널과 같은 단순한 구조에 주로 적용되어 왔다.그러나 패널 표면에 대한 접근이 비교적 단순하고 수리 방법이 업계에서 매우 잘 확립되어 있기 때문에 플랫 패널에는 셀프 힐링의 적용이 다소 제한적입니다.대신, T-조인트[77][78] 및 항공기 [79]동체와 같은 보다 복잡하고 산업적으로 관련된 구조에서 자가 치유 구현에 중점을 두고 있다.

캡슐 기반 시스템

캡슐 기반 시스템의 개발은 2001년 [60]White 등에 의해 처음 보고되었으며, 그 이후 많은 저자들이 섬유 강화 [80][81][82]재료를 도입하기 위해 이 접근방식을 채택하였다.이 방법은 캡슐화된 치료제의 손상 영역으로의 방출에 의존하며 캡슐화된 치료제의 기능을 복원할 수 없기 때문에 일반적으로 일회성 프로세스입니다.그럼에도 불구하고 구현된 시스템은 재료 무결성을 거의 100%까지 복원하고 재료 수명 동안 안정성을 유지할 수 있습니다.

혈관계

섬유강화 폴리머 복합재료에서의 자가치유 충격손상에 대해서는 혈관 또는 섬유기반 접근방식이 더 적합할 수 있다.이 방법에서는 인체조직 내의 혈관과 유사한 혈관이라고 알려진 중공 채널의 네트워크가 구조 내에 배치되어 치료제의 도입에 사용된다.손상 이벤트 중에는 균열이 물질을 통과하여 혈관 안으로 전파되어 균열이 열리게 됩니다.그 후 액상수지를 바큘레스를 통과시켜 손상면 안으로 들어가 균열을 수리할 수 있다.혈관 시스템은 마이크로캡슐 기반 시스템에 비해 많은 양의 복구제를 지속적으로 공급할 수 있는 기능 및 반복적인 치유에 사용할 수 있는 잠재력 등 많은 이점을 가지고 있습니다.중공 채널 자체는 열 관리 및 구조 상태 [83]모니터링과 같은 추가 기능에도 사용할 수 있습니다.중공 유리 섬유(HGF)[84]의 사용,[15] 3D 프린팅, "로스트 왁스" 공정 및 [88]고체 프리폼 경로를 포함하여 이러한 혈관들을 도입하기 위한 많은 방법들이 제안되었습니다.

셀프 힐링 코팅

코팅은 재료의 부피 특성을 유지하고 개선할 수 있습니다.환경 노출로부터 기판을 보호할 수 있습니다.따라서 손상이 발생하면(흔히 미세 균열의 형태로), 물이나 산소와 같은 환경 요소가 코팅에 확산되어 재료 손상이나 고장을 일으킬 수 있습니다.코팅의 미세 균열은 코팅의 기계적 열화 또는 박리를 유발하거나 섬유 강화 복합 재료와 마이크로 일렉트로닉스의 전기적 고장을 유발할 수 있습니다.손상은 규모가 작기 때문에 가능하면 수리가 어렵고 비용이 많이 듭니다.따라서 자동으로 치유될 수 있는 코팅("셀프 힐링 코팅")은 특성(예: 기계적, 전기적 및 미적 특성)을 자동으로 복구하여 코팅의 수명을 연장함으로써 유익함을 입증할 수 있습니다.자가 치유 재료와 관련하여 문헌에 기술된 접근법의 대부분은 미세 캡슐화[89][60] 및 수소 결합,[90] 아이오노머 및 화학 결합(Diels-Alder 화학)[93]과 같은 가역 물리적 결합의 도입을 포함한 "자체 치유" 코팅을 만드는 데 적용될 수 있다.마이크로 캡슐화는 자가 치유 코팅을 개발하는 가장 일반적인 방법입니다.원래 White 등이 설명한 캡슐 접근법은 마이크로 캡슐화 디시클로펜타디엔(DCPD) 모노머와 자가 치유 에폭시[60] 폴리머에 대한 Grubs의 촉매를 사용하여 나중에 항공우주 및 자동차 산업에서 일반적으로 사용되는 에폭시 접착 필름에 적용되었다.[94]최근에는 금속 또는 카본블랙의 마이크로캡슐화 액체 현탁액이 다층 마이크로일렉트로닉스 디바이스 및 배터리 전극의 전기전도성을 회복하기 위해 [95][96]사용되었지만 코팅의 전기특성 회복을 위한 마이크로캡슐화 사용은 제한적이다.액체 금속 마이크로액적 또한 실리콘 엘라스토머 내에 현탁되어 손상 시 전기 전도성을 유지하는 신축성 전기 도체를 만들어 부드러운 생체 [97]조직의 복원력을 모방했습니다.이 기법의 가장 일반적인 적용은 부식 방지를 위한 폴리머 코팅에서 입증되었습니다.금속 재료의 부식 방지는 경제적 및 생태적 규모에서 매우 중요합니다.연구자들은 부식 방지를 위해 폴리머 코팅에서 마이크로캡슐의 효과를 입증하기 위해 여러 가지 물질을 캡슐화했습니다.이러한 자재, ,[107]또는 PAMAM,[108]멜라민 formald 수지상 코어의 피막 형성으로 위에서 언급되었듯이, 껍질 재료의 수 페놀 포름 알데히드 같은 활용해 DCPD[62][81]GMA[100]에폭시 resin,[101]linseed oil[102][103]과 tung oil.,[104][105], 요소 포름 알데히드[106]및 같은 isocyanates[98][99]각각 포함한다.ehyde 등각 쉘 소재에는 장단점이 있습니다.심지어 이러한 껍데기 재료들은 살충제 및 약물의 전달을 통제하는데 응용을 확장했다.앞서 언급한 코팅 자체 치유 재료를 사용함으로써 미세 캡슐화가 금속을 부식으로부터 효과적으로 보호하고 코팅 수명을 연장한다는 것이 입증되었다.

고온 애플리케이션의 코팅은 유리의 형성을 통해 자가 치유 성능을 나타내도록 설계될 수 있다.고방사율 코팅과 같은 상황에서는 형성되는 유리의 점도에 따라 코팅의 자가 치유 능력이 결정되며, 산화 또는 [110]절제에 의한 결함 형성과 경쟁할 수 있다.규산염 유리 기반 자가 치유 재료는 열 장벽 코팅 및 방열판과 같은 공간 용도에 특히 중요합니다.몰리브덴 디실리사이드에 기반한 복합 재료는 코팅 [111]적용에서 유리 기반 자가 치유 성능을 향상시키기 위한 다양한 연구의 대상입니다.

자가 치유 시멘트 재료

시멘트 재료는 로마 시대부터 존재해 왔다.이 물질들은 자연 치유 능력을 가지고 있는데,[112] 이것은 1836년 프랑스 과학 아카데미에 의해 처음 보고되었습니다.이 능력은 화학과 생화학 전략의 통합에 의해 향상될 수 있다.

자가 치유

자가 치유는 균열을 수리하는 시멘트 재료의 타고난 능력이다.이러한 능력은 주로 수화되지 않은 시멘트 입자의 추가적인 수화 및 용해된 [112]수산화칼슘의 탄산화 작용에 기인한다.담수 시스템의 시멘트 재료는 7주 [113]동안 균열을 최대 0.2mm까지 자가 치유할 수 있습니다.

자가치유를 촉진하고 보다 넓은 균열을 막기 위해 시멘트 [114][115]혼합물에 초흡수성 폴리머를 첨가할 수 있다.시멘트 재료에 시멘트 대비 선택된 초흡수성 폴리머의 1m%를 첨가하면 하루에 1시간의 수분 접촉이 [116]허용되는 경우 기존 시멘트 재료에 비해 40% 가까이 수분을 더 자극했다.

화학첨가물 기반 치유

시멘트 재료의 자가 치유는 특정 화학 약제의 반응을 통해 이루어질 수 있습니다.이러한 약물을 수용하기 위한 두 가지 주요 전략, 즉 캡슐과 혈관 튜브가 있습니다.이 캡슐과 혈관관은 일단 파열되면 이 물질을 방출하여 균열 손상을 치료합니다.연구는 주로 이 분야에서 [117]이러한 하우징과 캡슐화 재료의 품질을 개선하는 데 초점을 맞춰왔다.

바이오 기반 힐링

H. L. Erlich의 1996년 Chemical Geology 저널에 실린 연구에 따르면, 콘크리트의 자가 치유 능력은 박테리아가 혼입됨으로써 향상되었으며, 이는 그들의 대사 [118]활동을 통해 탄산칼슘 침전을 유도할 수 있다.이러한 침전물이 축적되어 균열 관련 수분 침투에 대한 효과적인 씰을 형성할 수 있습니다.2007년 4월 네덜란드에서 열린 제1회 자가치유재료 국제회의에서 헨크 존커스와 에릭 슐랑겐은 '알칼리필릭 포자형성균'을 [119][120]'콘크리트 속 자가치유제'로 사용한 연구를 발표했다.그들은 자가 치유 [121]콘크리트 개발을 위해 시멘트 페이스트에 박테리아를 처음으로 포함시켰다.페이스트에 직접 첨가된 박테리아는 4개월 동안만 생존한 것으로 밝혀졌다.이후 연구에 따르면 Jonkers는 팽창된[122] 점토 입자를 사용하고 Van Tittlelboom은 콘크리트 내부의 박테리아를 보호하기 위해 유리관을 [123]사용하는 것으로 나타났다.그 이후로 박테리아를 보호하기 위한 다른 전략들도 보고되었다.[124]마이크로캡슐 기반 셀프힐링 애플리케이션도 바이오 기반 코팅 소재로 확대됐다.이러한 코팅은 님오일을 기반으로 하며 식물성 오일을 핵심 재료로 사용하였기 때문에 또 다른 바이오 기반 특성을 가지고 있습니다.[125]

셀프 힐링 세라믹스

일반적으로 세라믹은 고온에서는 금속보다 강도가 우수하지만, 깨지기 쉽고 흠집에도 민감하기 때문에 구조 재료로서의 [126]건전성과 신뢰성이 의심됩니다.MAX Phase라고도 하는 Mn + n { 상 세라믹스(일명 MAX Phase)는 고유 치유 메커니즘에 의해 균열 손상을 자율적으로 치유할 수 있습니다.마모 또는 열응력으로 인한 미세 균열은 공기에 [127]고온으로 노출되는 동안 MAX 위상 성분(일반적으로 A-element)에서 생성된 산화물로 채워집니다.균열 간격 충전은 공기 [128]중 1200°C에서 산화를 통해 TiAlC에32 대해 처음 시연되었습니다.TiAlC와2 CrAlC도2 이러한 능력을 입증했으며, 보다 많은 3원 탄화물과 질화물이 자율적으로 치유될 [129]수 있을 것으로 기대된다.이 프로세스는 요소 고갈 시점까지 반복 가능하며, 단일 균열 간극을 메우기 위해 외부 치유제(외부 치유제)가 필요한 다른 자가 치유 재료와 MAX 단계를 구분합니다.충전 산화물에 따라 국소 강도 등의 초기 특성을 개선할 [130]수 있습니다.반면 물라이트, 알루미나 및 지르코니아는 본질적으로 치유하는 능력이 없지만 2상 성분을 매트릭스에 포함시킴으로써 자가 치유 능력을 부여할 수 있다.균열 시 이들 입자는 산소에 노출되며, 열의 존재 하에서 반응하여 부피 [131]팽창 시 균열 틈을 메우는 새로운 물질을 형성한다.이 개념은 알루미나 매트릭스의 균열을 치료하기 [132]위해 SiC를 사용한 것으로 입증되었으며, 이후 연구는 고온 [133]강도와 치유된 [134]부분의 정적 및 주기적 피로 강도를 조사했습니다.매트릭스와 치료제 사이의 강도와 결합은 가장 중요하며 따라서 치료 입자의 선택을 좌우합니다.

자가 치유 금속

고온과 적당한 응력에 장기간 노출되면 금속은 공동의 형성 및 성장으로 인해 조기 및 저연성 크리프 골절을 보입니다.이러한 결함은 균열로 합쳐져 궁극적으로 거시적 기능 상실을 일으킨다.따라서 초기 손상의 자가 치유는 금속 구성요소의 수명을 연장하는 유망한 새로운 접근법입니다.금속에서 자가 치유는 높은 녹는점과 그 결과 낮은 원자 이동성으로 인해 대부분의 다른 물질 등급보다 본질적으로 달성하기 어렵습니다.일반적으로 금속의 결함은 균열 성장을 고정시키는 결함 부위에 침전물이 형성됨으로써 치유된다.저숙성 알루미늄 합금의 경우 균열 팁과 플라스틱 [135]구역의 이종 침전 때문에 피크 경화 Al 합금에 비해 개선된 크리프 및 피로 특성이 보고되었습니다.강철의 크리프 손상을 치료하기 위한 첫 번째 시도는 [136][137]크리프-캐비티 표면에서 Cu 또는 BN의 동적 침전에 초점을 맞췄다.Cu 침전물의 상당 부분이 [138][139]매트릭스와 동시에 형성되기 때문에 변형유발결함에 대한 선호도는 약하다.최근 금 원자는 Fe계 합금에서 매우 효율적인 치료제로 인정받았다.Au 침전, 즉 Au 용질이 결함이 [140]형성될 때까지 용해된 상태를 유지하는 결함 유도 기구가 제시된다.소량의 Au를 합금하여 고온 크리프 손상에 대한 자율보수가 보고되었다.크리프 캐비티의 자유표면에 선택적으로 치유제가 침전되어 모공충진을 일으킨다.낮은 응력 레벨에서는 Au 침전물로 크리프 공동을 최대 80%까지 채우는 것이[141] 달성되어 크리프 수명 시간이 크게 증가합니다.단순 2진수 또는 3진수 모델 시스템에서 크리프 손상 치유 개념을 실제 다성분 크리프 강철로 변환하는 작업이 진행 중입니다.

자가 치유성 유기 염료

최근에는 PMMA 및 기타 고분자 [142]매트릭스에 도핑하면 광분해 후 자가 치유되는 유기 염료가 여러 등급에서 발견되었습니다.이것은, 가역 광열화라고도 불립니다.분자 [143]확산과 같은 일반적인 과정과는 달리, 이 메커니즘은 염료-폴리머 상호작용에 의해 [144]발생한다는 것이 밝혀졌다.

얼음의 자가 치유

최근 순수 얼음 층에 있는 마이크로미터 크기의 결함이 몇 시간 안에 자연 치유된다는 것이 밝혀졌습니다.어떤 결함에 의해 생성된 곡률은 국소적으로 증기압을 증가시켜 표면 분자의 휘발성을 증가시킨다.따라서, 물 분자의 상층의 이동성이 현저하게 증가한다.그러므로 이러한 치유 효과를 지배하는 주요 메커니즘은 [145]표면으로의 승화와 응축입니다.이것은 표면 [146]확산에 의한 얼음 구체의 소결 현상을 설명하는 이전의 연구에 반대한다.

초기 깊이 약 2.5 마이크로미터의 자가 치유 스크래치 측정으로, 247 켈빈의 순수 얼음층에서 유도됩니다.총 치유시간 :[145] 205분

기타 응용 프로그램

부식을 방지하기 위해 금속에 자가 치유 에폭시제를 사용할 수 있습니다.기판 금속은 72시간 노출 후 심각한 열화 및 녹 발생을 보였습니다.그러나 셀프 힐링 에폭시로 코팅한 후 72시간 동안 동일한 [147]노출 후 SEM 아래에서 눈에 보이는 손상이 없었습니다.

자가 치유 효과 평가

각 재료 등급에 대해 자가 치유 능력 평가를 위한 수많은 방법론이 개발되었습니다(표 1).

표 1.
재료 클래스 손상 메커니즘 힐링
폴리머 면도날/스카펠 절단, 파열 인장 시험, 탄도 충격 자율 치유 초분자 네트워크
폴리머 면도날/칼날 절단 온도 트리거 초분자 네트워크
섬유 강화 복합 재료 박리 BVID(가시적인 충격 손상) 혈관 자가 치유, 마이크로캡슐 자가 치유
코팅 부식성 미세절단, 부식/침식, 추출시험(접착), 현미경 부착 분자간 확산(용제)캡슐화된 에이전트
구체적인 굽힘 압축에 의한 균열 개시 마이크로캡슐화제 활성화
세라믹스 함몰에 의한 균열 개시 온도 유발 산화 반응
세라믹 코팅 함몰에 의한 균열 개시 온도 유발 산화 반응
폴리우레탄 폼 코팅 스파이크에 의한 펑크 폼코팅 내 균열벽을 서로 [17]밀어내는 음의 변형에 의한 유효누출면적 감소

따라서 자가치유를 평가할 때 재료의 초기 [148][149][90]특성을 고려하면서 자극 유형(있는 경우), 치유 시간, 재료가 허용할 수 있는 최대 치유 주기 및 회복 정도 등 다양한 매개변수를 고려해야 한다.이는 일반적으로 인장 계수, 파손 시 신장, 피로 저항, 장벽 특성, 색상 및 투명도와 같은 관련 물리적 매개변수를 고려한다.특정 소재의 자가 치유 능력은 일반적으로 초기 소재에 대한 특정 성질의 회복을 의미하며, 자가 치유 효율로 지정된다.자가 치유 효율은 손상되지 않은 처녀 시료virgin f에 대해 얻은 각 실험 값을 치유 시료 fhealed(eq.1)[150]와 비교하여 정량화할 수 있다.

η =f치유되었다/f처녀의

(1)

외인성 자가 치유 재료와 관련된 이 정의의 변형에서 치유 효율은 치유제 도입으로 인한 성질의 수정을 고려한다.따라서 치유된 시료 성질을 자가 치유제non-healed f를 갖춘 무손상 제어와 비교한다(식2).

ηhealed = fnon-healed/f

(2)

특정 재료의 특정 특성 Pi에 대해 최적의 자가 치유 기구 및 프로세스는 적합하고 정규화된 손상 프로세스 후에 각각의 재료 특성을 완전히 복원하는 것이 특징이다.3가지 특성이 평가되는 재료의 경우 ƞ1(P1), ((P22), ((P33)로 주어진 3가지 효율성을 결정해야 한다.따라서 셀프힐링 재료의 특성 수 n에 기초한 최종 평균 효율은 식 3에 의해 주어진 고조파 평균으로 결정된다.고조파 평균은 큰 특이치에 덜 민감하므로 기존 산술 평균보다 더 적합합니다.

상용화

적어도 두 개의 회사가 자가 치유 재료의 새로운 응용 프로그램을 시장에 내놓으려고 시도하고 있습니다.대표적인 화학기업인 Arkema는 2009년 자가 치유 [151]엘라스토머의 산업 생산 개시를 발표했다.2012년 현재, Autonomous Materials Inc.는 300만 [152][153]달러 이상의 자금을 조달했습니다.

레퍼런스

  1. ^ a b Ghosh SK (2008). Self-healing materials : fundamentals, design Strategies, and applications (1st ed.). Weinheim: Wiley – VCH. p. 145. ISBN 978-3-527-31829-2.
  2. ^ a b Yuan YC, Yin T, Rong MZ, Zhang MQ (2008). "Self healing in polymers and polymer composites. Concepts, realization and outlook: A review". Express Polymer Letters. 2 (4): 238–50. doi:10.3144/expresspolymlett.2008.29.
  3. ^ a b Wayman E (November 16, 2011). "The Secrets of Ancient Rome's Buildings". Smithsonian. Retrieved 13 November 2016.
  4. ^ "Back to the Future with Roman Architectural Concrete". Lawrence Berkeley National Laboratory. University of California. December 15, 2014. Retrieved 17 November 2016.
  5. ^ Hartnett K (December 19, 2014). "Why is ancient Roman concrete still standing?". Boston Globe. Retrieved 17 November 2016.
  6. ^ Jackson MD, Landis EN, Brune PF, Vitti M, Chen H, Li Q, et al. (December 2014). "Mechanical resilience and cementitious processes in Imperial Roman architectural mortar". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (52): 18484–89. Bibcode:2014PNAS..11118484J. doi:10.1073/pnas.1417456111. PMC 4284584. PMID 25512521.
  7. ^ "First international conference on self-healing materials". Delft University of Technology. 12 April 2007. Retrieved 19 May 2013.
  8. ^ Nosonovsky M, Rohatgi P (2011). Biomimetics in Materials Science: Self-healing, self-lubricating, and self-cleaning materials. Springer Series in Materials Science. Vol. 152. Springer. ISBN 978-1-4614-0925-0.
  9. ^ Speck T, Mülhaupt R, Speck O (2013). "Self-healing in plants as bio-inspiration for self-repairing polymers". In Binder W (ed.). Self-Healing Polymers. Wiley-VCH. pp. 61–89. doi:10.1002/9783527670185.ch2. ISBN 978-3-527-33439-1.
  10. ^ Speck O, Schlechtendahl M, Borm F, Kampowski T, Speck T (2013). "Bio-inspired self-healing materials". In Fratzl P, Dunlop JW, Weinkamer R (eds.). Materials Design Inspired by Nature: Function through Inner Architecture. RSC Smart Materials. Vol. 4. The Royal Chemical Society. pp. 359–89.
  11. ^ Speck O, Luchsinger R, Rampf M, Speck T (2014). "Selbstreparatur in Natur und Technik. – Konstruktion": 9, 72–75, 82. {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  12. ^ Konrad W, Flues F, Schmich F, Speck T, Speck O (November 2013). "An analytic model of the self-sealing mechanism of the succulent plant Delosperma cooperi". Journal of Theoretical Biology. 336: 96–109. Bibcode:2013JThBi.336...96K. doi:10.1016/j.jtbi.2013.07.013. PMID 23907028.
  13. ^ Trask RS, Williams HR, Bond IP (March 2007). "Self-healing polymer composites: mimicking nature to enhance performance". Bioinspiration & Biomimetics. 2 (1): P1–9. Bibcode:2007BiBi....2....1T. doi:10.1088/1748-3182/2/1/P01. PMID 17671320. S2CID 22590061.
  14. ^ "Genesys Reflexive (Self-Healing) Composites". Cornerstone Research Group. Archived from the original on 2012-07-20. Retrieved 2009-10-02.
  15. ^ a b c Toohey KS, Sottos NR, Lewis JA, Moore JS, White SR (August 2007). "Self-healing materials with microvascular networks" (PDF). Nature Materials. 6 (8): 581–85. doi:10.1038/nmat1934. PMID 17558429.
  16. ^ Busch S, Seidel R, Speck O, Speck T (July 2010). "Morphological aspects of self-repair of lesions caused by internal growth stresses in stems of Aristolochia macrophylla and Aristolochia ringens". Proceedings. Biological Sciences. 277 (1691): 2113–20. doi:10.1098/rspb.2010.0075. PMC 2880149. PMID 20236971.
  17. ^ a b Rampf M, Speck O, Speck T, Luchsinger RH (2013). "Investigation of a fast mechanical self-repair mechanism for inflatable structures". International Journal of Engineering Science. 63: 61–70. doi:10.1016/j.ijengsci.2012.11.002.
  18. ^ Rampf M, Speck O, Speck T, Luchsinger RH (2012). "Structural and mechanical properties of flexible polyurethane foams cured under pressure". Journal of Cellular Plastics. 48: 49–65. doi:10.1177/0021955X11429171. S2CID 136555131.
  19. ^ Rampf M, Speck O, Speck T, Luchsinger RH (2011). "Self-repairing membranes for inflatable structures inspired by a rapid wound sealing process of climbing plants". Journal of Bionic Engineering. 8 (3): 242–50. doi:10.1016/S1672-6529(11)60028-0. S2CID 137853348.
  20. ^ Bauer G, Speck T (March 2012). "Restoration of tensile strength in bark samples of Ficus benjamina due to coagulation of latex during fast self-healing of fissures". Annals of Botany. 109 (4): 807–11. doi:10.1093/aob/mcr307. PMC 3286277. PMID 22207613.
  21. ^ Bauer G, Friedrich C, Gillig C, Vollrath F, Speck T, Holland C (January 2014). "Investigating the rheological properties of native plant latex". Journal of the Royal Society, Interface. 11 (90): 20130847. doi:10.1098/rsif.2013.0847. PMC 3836322. PMID 24173604.
  22. ^ Bauer G, Gorb SN, Klein MC, Nellesen A, von Tapavicza M, Speck T (2014). "Comparative study on plant latex particles and latex coagulation in Ficus benjamina, Campanula glomerata and three Euphorbia species". PLOS ONE. 9 (11): e113336. Bibcode:2014PLoSO...9k3336B. doi:10.1371/journal.pone.0113336. PMC 4237448. PMID 25409036.
  23. ^ Nellesen A, Von Tapavicza M, Bertling J, Schmidt AM, Bauer G, Speck T (2011). "Pflanzliche Selbstheilung als Vorbild für selbstreparierende Elastomerwerkstoffe, GAK – Gummi, Fasern, Kunststoffe" [Self-healing in plants as a model for self-repairing elastomer materials]. International Polymer Science and Technology. 64 (8): 472–75.
  24. ^ Schüssele AC, Nübling F, Thomann Y, Carstensen O, Bauer G, Speck T, Mülhaupt R (2012). "Self-healing rubbers based on NBR blends with hyperbranched polyethylenimines". Macromolecular Materials and Engineering. 9 (5): 411–19. doi:10.1002/mame.201100162.
  25. ^ Yang Y, Urban MW (September 2013). "Self-healing polymeric materials". Chemical Society Reviews. 42 (17): 7446–67. doi:10.1039/c3cs60109a. PMID 23864042.
  26. ^ Mahajan, Mahendra S.; Gite, Vikas V. (2019). "Microcapsule-Assisted Smart Coatings". In Mishra, Munmaya K. (ed.). Applications of Encapsulation and Controlled Release (1st ed.). CRC Press. p. 249. doi:10.1201/9780429299520. ISBN 9780429299520. S2CID 210524952.
  27. ^ Utrera-Barrios, Saul; Verdejo, Raquel; López-Manchado, Miguel A.; Hernández Santana, Marianella (2020). "Evolution of self-healing elastomers, from extrinsic to combined intrinsic mechanisms: a review". Materials Horizons. 7 (11): 2882–2902. doi:10.1039/D0MH00535E.
  28. ^ a b c d Caruso MM, Davis DA, Shen Q, Odom SA, Sottos NR, White SR, Moore JS (November 2009). "Mechanically-induced chemical changes in polymeric materials". Chemical Reviews. 109 (11): 5755–98. doi:10.1021/cr9001353. PMID 19827748.
  29. ^ a b Hayes SA, Zhang W, Branthwaite M, Jones FR (April 2007). "Self-healing of damage in fibre-reinforced polymer-matrix composites". Journal of the Royal Society, Interface. 4 (13): 381–87. doi:10.1098/rsif.2006.0209. PMC 2359850. PMID 17311783.
  30. ^ a b c Bergman SD, Wudl F (2008). "Mendable Polymers". Journal of Materials Chemistry. 18: 41–62. doi:10.1039/b713953p.
  31. ^ a b Armstrong G, Buggy M (2005). "Hydrogen-bonded supramolecules polymers: A literature review". Journal of Materials Science. 40 (3): 547–59. Bibcode:2005JMatS..40..547A. doi:10.1007/s10853-005-6288-7. S2CID 137424325.
  32. ^ Utrera-Barrios, Saul; Hernández Santana, Marianella; Verdejo, Raquel; López-Manchado, Miguel A. (17 January 2020). "Design of Rubber Composites with Autonomous Self-Healing Capability". ACS Omega. 5 (4): 1902–10. doi:10.1021/acsomega.9b03516. PMC 7003207. PMID 32039326.
  33. ^ a b c Chen X, Dam MA, Ono K, Mal A, Shen H, Nutt SR, et al. (March 2002). "A thermally re-mendable cross-linked polymeric material". Science. 295 (5560): 1698–702. Bibcode:2002Sci...295.1698C. doi:10.1126/science.1065879. PMID 11872836. S2CID 31722523.
  34. ^ Luo X, Ou R, Eberly DE, Singhal A, Viratyaporn W, Mather PT (March 2009). "A thermoplastic/thermoset blend exhibiting thermal mending and reversible adhesion". ACS Applied Materials & Interfaces. 1 (3): 612–20. doi:10.1021/am8001605. PMID 20355983.
  35. ^ Cordier P, Tournilhac F, Soulié-Ziakovic C, Leibler L (February 2008). "Self-healing and thermoreversible rubber from supramolecular assembly". Nature. 451 (7181): 977–80. Bibcode:2008Natur.451..977C. doi:10.1038/nature06669. PMID 18288191. S2CID 205212362.
  36. ^ Kalista Jr SJ, Ward TC, Oyetunji Z (2007). "Self-Healing of Poly(Ethylene-co-Methacrylic Acid) Copolymers Following Projectile Puncture". Mechanics of Advanced Materials and Structures. 14 (5): 391–97. doi:10.1080/15376490701298819. S2CID 138047053.
  37. ^ Yamaguchi M, Ono S, Okamoto K (2009). "Interdiffusion of dangling chains in weak gel and its application to self-repairing material". Mater. Sci. Eng. B. 162 (3): 189–94. doi:10.1016/j.mseb.2009.04.006.
  38. ^ a b Chujo Y, Sada K, Saegusa T (1990). "Reversible Gelation of Polyoxazoline by Means of Diels-Alder Reaction". Macromolecules. 23 (10): 2636–41. Bibcode:1990MaMol..23.2636C. doi:10.1021/ma00212a007.
  39. ^ Schiraldi DA, Liotta CL, Collard DM, Schiraldi DA (1999). "Cross-Linking and Modification of Poly(ethylene terephthalate-co-2,6-anthracenedicarboxylate) by Diels−Alder Reactions with Maleimides". Macromolecules. 32 (18): 5786–92. Bibcode:1999MaMol..32.5786J. doi:10.1021/ma990638z.
  40. ^ Weizman H, Nielsen C, Weizman OS, Nemat-Nasser S (2011). "Synthesis of a Self-Healing Polymer Based on Reversible Diels–Alder Reaction: An Advanced Undergraduate Laboratory at the Interface of Organic Chemistry and Materials Science". Journal of Chemical Education. 88 (8): 1137–40. Bibcode:2011JChEd..88.1137W. doi:10.1021/ed101109f.
  41. ^ a b Saegusa T, Sada K, Naka A, Nomura R, Saegusa T (1993). "Synthesis and redox gelation of disulfide-modified polyoxazoline". Macromolecules. 26 (5): 883–87. Bibcode:1993MaMol..26..883C. doi:10.1021/ma00057a001.
  42. ^ Green R (2014-02-15). "Scientists create an inexpensive self-healing polymer". Gizmag.com. Retrieved 2014-02-26.
  43. ^ Ying H, Zhang Y, Cheng J (2014). "Dynamic urea bond for the design of reversible and self-healing polymers". Nature Communications. 5: 3218. Bibcode:2014NatCo...5.3218Y. doi:10.1038/ncomms4218. PMC 4438999. PMID 24492620.
  44. ^ Ying H, Zhang Y, Cheng J (2014). "Dynamic urea bond for the design of reversible and self-healing polymers". Nature Communications. 5: 3218. Bibcode:2014NatCo...5.3218Y. doi:10.1038/ncomms4218. PMC 4438999. PMID 24492620.
  45. ^ Madden I, Luijten E (2017-03-14). "Molecular dynamics of reversible self-healing materials". Bulletin of the American Physical Society. 62 (4): H18.002. Bibcode:2017APS..MARH18002M.
  46. ^ Capelot M, Unterlass MM, Tournilhac F, Leibler L (2012-07-17). "Catalytic Control of the Vitrimer Glass Transition". ACS Macro Letters. 1 (7): 789–92. doi:10.1021/mz300239f. ISSN 2161-1653. PMID 35607118.
  47. ^ Fortman DJ, Brutman JP, Cramer CJ, Hillmyer MA, Dichtel WR (November 2015). "Mechanically activated, catalyst-free polyhydroxyurethane vitrimers". Journal of the American Chemical Society. 137 (44): 14019–22. doi:10.1021/jacs.5b08084. PMID 26495769.
  48. ^ Denissen W, Winne JM, Du Prez FE (January 2016). "Vitrimers: permanent organic networks with glass-like fluidity". Chemical Science. 7 (1): 30–38. doi:10.1039/C5SC02223A. PMC 5508697. PMID 28757995.
  49. ^ a b c Scheutz GM, Lessard JJ, Sims MB, Sumerlin BS (October 2019). "Adaptable Crosslinks in Polymeric Materials: Resolving the Intersection of Thermoplastics and Thermosets". Journal of the American Chemical Society. 141 (41): 16181–96. doi:10.1021/jacs.9b07922. PMID 31525287. S2CID 202642134.
  50. ^ Lessard JJ, Garcia LF, Easterling CP, Sims MB, Bentz KC, Arencibia S, Savin DA, Sumerlin BS (2019-02-20). "Catalyst-Free Vitrimers from Vinyl Polymers". Macromolecules. 52 (5): 2105–11. Bibcode:2019MaMol..52.2105L. doi:10.1021/acs.macromol.8b02477. ISSN 0024-9297. S2CID 104386610.
  51. ^ Schoustra, Sybren K.; Dijksman, Joshua A.; Zuilhof, Han; Smulders, Maarten M. J. (2021). "Molecular control over vitrimer-like mechanics – tuneable dynamic motifs based on the Hammett equation in polyimine materials". Chemical Science. 12 (1): 293–302. doi:10.1039/D0SC05458E. PMC 8178953. PMID 34163597.
  52. ^ Lessard JJ, Scheutz GM, Sung SH, Lantz KA, Epps Iii TH, Sumerlin BS (December 2019). "Block Copolymer Vitrimers". Journal of the American Chemical Society. 142 (1): 283–89. doi:10.1021/jacs.9b10360. PMID 31794219. S2CID 208627400.
  53. ^ Liu T, Hao C, Zhang S, Yang X, Wang L, Han J, Li Y, Xin J, Zhang J (2018-08-14). "A Self-Healable High Glass Transition Temperature Bioepoxy Material Based on Vitrimer Chemistry". Macromolecules. 51 (15): 5577–85. Bibcode:2018MaMol..51.5577L. doi:10.1021/acs.macromol.8b01010. ISSN 0024-9297. S2CID 105448238.
  54. ^ Monks K, Stewart A (25 June 2015). "Self-healing plastic promises unbreakable phones". CNN. Retrieved 2019-12-06.
  55. ^ 어번, M. W. 등열쇠와 자물쇠로 된 상품 자기 치유 공중합체.사이언스 362, 220–225 (2018).
  56. ^ Marrek Urban, Siyang Wang, van der Waals 상호작용을 통한 자가 치유 공중합체, Lake Louise(2019).
  57. ^ 잉양, 드미트리 다비도비치, 크리스 CHornat, Xiaolin Liu, Marrek W. Urban, 잎에서 영감을 받은 자가 치유 폴리머, 화학, 제4권, 1928-1936(2018).
  58. ^ a b Blaiszik BJ, Kramer SL, Olugebefola SC, Moore JS, Sottos NR, White SR (2010). "Self-Healing Polymers and Composites". Annual Review of Materials Research. 40 (1): 179–211. Bibcode:2010AnRMS..40..179B. doi:10.1146/annurev-matsci-070909-104532. ISSN 1531-7331.
  59. ^ Wang Y, Pham DT, Ji C (2015-12-31). "Self-healing composites: A review". Cogent Engineering. 2 (1): 1075686. doi:10.1080/23311916.2015.1075686.
  60. ^ a b c d White SR, Sottos NR, Geubelle PH, Moore JS, Kessler MR, Sriram SR, et al. (February 2001). "Autonomic healing of polymer composites". Nature. 409 (6822): 794–97. Bibcode:2001Natur.409..794W. doi:10.1038/35057232. PMID 11236987. S2CID 11334883.
  61. ^ a b c White SR, Delafuente DA, Ho V, Sottos NR, Moore JS, White SR (2007). "Solvent-Promoted Self-Healing in Epoxy Materials". Macromolecules. 40 (25): 8830–32. Bibcode:2007MaMol..40.8830C. CiteSeerX 10.1.1.494.785. doi:10.1021/ma701992z.
  62. ^ a b Brown EN, Sottos NR, White SR (2002). "Fracture testing of a self-healing polymer composite". Experimental Mechanics. 42 (4): 372–79. doi:10.1007/BF02412141. hdl:2142/265. S2CID 189768207.
  63. ^ Grubbs RH, Tumas W (February 1989). "Polymer synthesis and organotransition metal chemistry". Science. 243 (4893): 907–15. Bibcode:1989Sci...243..907G. doi:10.1126/science.2645643. PMID 2645643.
  64. ^ a b Pang JW, Bond IP (2005). "A Hollow Fibre Reinforced Polymer Composite Encompassing Self-Healing and Enhanced Damage Visibility". Composite Science and Technology. 65 (11–12): 1791–99. CiteSeerX 10.1.1.552.4996. doi:10.1016/j.compscitech.2005.03.008.
  65. ^ Keller MW, White SR, Sottos NR (2007). "A self-healing poly(dimethyl siloxane) elastomer". Adv. Funct. Mater. 17 (14): 2399–404. Bibcode:2007PhDT........81K. doi:10.1002/adfm.200700086. S2CID 15444050.
  66. ^ Caruso MM, Delafuente DA, Ho V, Sottos NR, Moore JS, White SR (2007). "Solvent-Promoted Self-Healing Epoxy Materials". Macromolecules. 40 (25): 8830–32. Bibcode:2007MaMol..40.8830C. CiteSeerX 10.1.1.494.785. doi:10.1021/ma701992z.
  67. ^ Cho SH, Andersson HM, White SR, Sottos NR, Braun PV (2006). "Polydimethylsiloxane-Based Self-Healing Materials". Adv. Mater. 18 (8): 997–1000. doi:10.1002/adma.200501814. S2CID 1175489.
  68. ^ Dry CM, Sottos NR (1993). "Passive smart self-repair in polymer matrix composite materials". Smart Structures and Materials 1993: Smart Materials. SPIE Proc. (1916): 438–44. Bibcode:1993SPIE.1916..438D. doi:10.1117/12.148501. S2CID 136696600.
  69. ^ Wang KM, Lorente S, Bejan A (2006). "Vascularized networks with two optimized channel sizes". J. Phys. D: Appl. Phys. 39 (14): 3086–96. Bibcode:2006JPhD...39.3086W. doi:10.1088/0022-3727/39/14/031. S2CID 120304072.
  70. ^ Dry C (1996). "Procedures Developed for Self-Repair of Polymer Matrix Composite Materials". Composite Structure. 35 (3): 263–64. doi:10.1016/0263-8223(96)00033-5.
  71. ^ a b c d e f g h i j Olugebefola SC, Aragón AM, Hansen CJ, Hamilton AR, Kozola BD, Wu W, et al. (2010). "Polymer Microvascular Network Composites". Journal of Composite Materials. 44 (22): 2587–603. Bibcode:2010JCoMa..44.2587O. doi:10.1177/0021998310371537. ISSN 0021-9983. S2CID 14499195.
  72. ^ a b c Williams HR, Trask RS, Bond IP (2007). "Self-healing composite sandwich structures". Smart Materials and Structures. 16 (4): 1198–207. Bibcode:2007SMaS...16.1198W. doi:10.1088/0964-1726/16/4/031. ISSN 0964-1726. S2CID 136923522.
  73. ^ a b Hayes SA, Jones FR, Marshiya K, Zhang W (2007). "A self-healing thermosetting composite material". Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 38 (4): 1116–20. doi:10.1016/j.compositesa.2006.06.008. ISSN 1359-835X.
  74. ^ Thostenson ET, Chou TW (2006). "Carbon Nanotube Networks: Sensing of Distributed Strain and Damage for Life Prediction and Self Healing". Advanced Materials. 18 (21): 2837–41. doi:10.1002/adma.200600977. ISSN 0935-9648. S2CID 137693495.
  75. ^ Nosonovsky M (September 2011). "Materials science: slippery when wetted". Nature. 477 (7365): 412–13. Bibcode:2011Natur.477..412N. doi:10.1038/477412a. PMID 21938059. S2CID 205067351.
  76. ^ "Repeated Self-Healing Now Possible in Composite Materials". Beckman Institute. Retrieved 17 November 2016.
  77. ^ Yang T, Zhang J, Mouritz AP, Wang CH (2013). "Healing of carbon fibre–epoxy composite T-joints using mendable polymer fibre stitching". Composites Part B: Engineering. 45: 1499–507. doi:10.1016/j.compositesb.2012.08.022.
  78. ^ Cullinan JF, Wisnom M, Bond I (2015). A Novel Method for the Manipulation of Damage and In-Situ Repair of Composite T-Joints. 56th AIAA/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference. Reston, Virginia: American Institute of Aeronautics and Astronautics. p. 1577.
  79. ^ Minakuchi S, Sun D, Takeda N (2014). "Hierarchical system for autonomous sensing-healing of delamination in large-scale composite structures". Smart Materials and Structures. 23 (11): 115014. Bibcode:2014SMaS...23k5014M. doi:10.1088/0964-1726/23/11/115014. S2CID 136572563.
  80. ^ Kessler MR, White SR (2001). "Self-activated healing of delamination damage in woven composites" (PDF). Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 32 (5): 683–99. doi:10.1016/s1359-835x(00)00149-4. hdl:2142/112657.
  81. ^ a b Kessler MR, Sottos NR, White SR (2003). "Self-healing structural composite materials". Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 34 (8): 743–53. doi:10.1016/S1359-835X(03)00138-6.
  82. ^ Patel AJ, Sottos NR, Wetzel ED, White SR (2010). "Autonomic healing of low-velocity impact damage in fibre-reinforced composites". Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 41 (3): 360–68. doi:10.1016/j.compositesa.2009.11.002.
  83. ^ Norris CJ, White JA, McCombe G, Chatterjee P, Bond IP, Trask RS (2012). "Autonomous stimulus triggered self-healing in smart structural composites". Smart Materials and Structures. 21 (9): 094027. Bibcode:2012SMaS...21i4027N. doi:10.1088/0964-1726/21/9/094027. S2CID 137489472.
  84. ^ Bleay SM, Loader CB, Hawyes VJ, Humberstone L, Curtis PT (2001). "A smart repair system for polymer matrix composites". Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 32 (12): 1767–76. doi:10.1016/s1359-835x(01)00020-3.
  85. ^ Trask RS, Bond IP (2006). "Biomimetic self-healing of advanced composite structures using hollow glass fibres". Smart Materials and Structures. 15 (3): 704–10. Bibcode:2006SMaS...15..704T. doi:10.1088/0964-1726/15/3/005. S2CID 15100402.
  86. ^ Trask RS, Bond IP (June 2010). "Bioinspired engineering study of Plantae vascules for self-healing composite structures". Journal of the Royal Society, Interface. 7 (47): 921–31. doi:10.1098/rsif.2009.0420. PMC 2871803. PMID 19955122.
  87. ^ Esser-Kahn AP, Thakre PR, Dong H, Patrick JF, Vlasko-Vlasov VK, Sottos NR, et al. (August 2011). "Three-dimensional microvascular fiber-reinforced composites". Advanced Materials. 23 (32): 3654–58. doi:10.1002/adma.201100933. PMID 21766345. S2CID 46096597.
  88. ^ Huang CY, Trask RS, Bond IP (August 2010). "Characterization and analysis of carbon fibre-reinforced polymer composite laminates with embedded circular vasculature". Journal of the Royal Society, Interface. 7 (49): 1229–41. doi:10.1098/rsif.2009.0534. PMC 2894872. PMID 20150337.
  89. ^ Aïssa B, Therriault D, Haddad E, Jamroz W (2011). "Self-Healing Materials Systems: Overview of Major Approaches and Recent Developed Technologies". Advances in Materials Science and Engineering. 2012: 1–17. doi:10.1155/2012/854203.
  90. ^ a b Chen Y, Guan Z (September 2014). "Multivalent hydrogen bonding block copolymers self-assemble into strong and tough self-healing materials". Chemical Communications. 50 (74): 10868–70. doi:10.1039/C4CC03168G. PMID 25090104.
  91. ^ Binder WH (2013). "Self-Healing Ionomers". Self-healing polymers : from principles to applications (1 ed.). Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH. pp. 315–34. doi:10.1002/9783527670185.ch13. ISBN 978-3-527-33439-1.
  92. ^ Varley RJ, Zwaag SV (2008). "Development of a quasi-static test method to investigate the origin of self-healing in ionomers under ballistic conditions". Polymer Testing. 27: 11–19. doi:10.1016/j.polymertesting.2007.07.013.
  93. ^ Liua YL, Chuoa TW (2013). "Self-healing polymers based on thermally reversible Diels–Alder chemistry". Polymer Chemistry. 4 (7): 2194–05. doi:10.1039/C2PY20957H.
  94. ^ Jin H, Miller GM, Pety SJ, Griffin AS, Stradley DS, Roach D, Sottos NR, White SR (2013). "Fracture behavior of a self-healing, toughened epoxy adhesive". Int. J. Adhes. Adhes. 44: 157–65. doi:10.1016/j.ijadhadh.2013.02.015.
  95. ^ Blaiszik BJ, Kramer SL, Grady ME, McIlroy DA, Moore JS, Sottos NR, White SR (January 2012). "Autonomic restoration of electrical conductivity". Advanced Materials. 24 (3): 398–401. doi:10.1002/adma.201102888. PMID 22183927. S2CID 2225085.
  96. ^ Kang S, Jones AR, Moore JS, White SR, Sottos NR (2014). "Microencapsulated carbon black suspensions for restoration of electrical conductivity". Adv. Funct. Mater. 24 (20): 2947–56. doi:10.1002/adfm.201303427. S2CID 18494560.
  97. ^ Markvicka EJ, Bartlett MD, Huang X, Majidi C (July 2018). "An autonomously electrically self-healing liquid metal-elastomer composite for robust soft-matter robotics and electronics". Nature Materials. 17 (7): 618–24. Bibcode:2018NatMa..17..618M. doi:10.1038/s41563-018-0084-7. PMID 29784995. S2CID 29160161.
  98. ^ Huang M, Yang J (2011). "Facile microencapsulation of HDI for self-healing anticorrosion coatings". Journal of Materials Chemistry. 21 (30): 11123–30. doi:10.1039/C1JM10794A.
  99. ^ Yang J, Keller MW, Moore JF, White SR, Sottos NR (2008). "Microencapsulation of Isocyanates for Self-Healing Polymers". Macromolecules. 41 (24): 9650–55. Bibcode:2008MaMol..41.9650Y. doi:10.1021/ma801718v.
  100. ^ Meng LM, Yuan YC, Rong MZ, Zhang MQ (2010). "A dual mechanism single-component self-healing strategy for polymers". Journal of Materials Chemistry. 20 (29): 5969–6196. doi:10.1039/C0JM00268B.
  101. ^ Jin HH, Mangun CL, Stradley DS, Moore JS, Sottos NR, White SR (2012). "Self-healing thermoset using encapsulated epoxy-amine healing chemistry". Polymer. 53 (2): 581–87. doi:10.1016/j.polymer.2011.12.005.
  102. ^ Suryanarayana C, Rao KC, Kumar (2008). "Preparation and characterization of microcapsules containing linseed oil and its use in self-healing coatings". Progress in Organic Coatings. 63: 72–78. doi:10.1016/j.porgcoat.2008.04.008.
  103. ^ Jadhav RS, Hundiwale DG, Mahulikar PP (2011). "Synthesis and Characterization of Phenol–Formaldehyde Microcapsules Containing Linseed Oil and Its Use in Epoxy for Self-Healing and Anticorrosive Coating". Journal of Applied Polymer Science. 119 (5): 2911–16. doi:10.1002/app.33010.
  104. ^ Samadzadeha M, Bouraa SH, Peikaria M, Ashrafib A, Kasirihac M (2011). "Tung oil: An autonomous repairing agent for self-healing epoxy coatings". Progress in Organic Coatings. 70 (4): 383–87. doi:10.1016/j.porgcoat.2010.08.017.
  105. ^ 타티야, P.D., 마훌리카, P.P. & Gite, V. V. (2016년)퉁유를 함유한 폴리아미도아민계 폴리우레아 마이크로캡슐 설계.코팅 기술 및 연구 저널, 13(4), 715-26.
  106. ^ Gite, V. V., Tatiya, P. D., Marathe, R. J., Mahulikar, P. P. 및 Hundiwale, D. G. (2015년)부식방지 PU 코팅에 적용하기 위한 폴리우레아 마이크로캡슐의 부식억제제로서의 퀴놀린의 마이크로캡슐화.유기 코팅의 진전, 83, 11-18.
  107. ^ 마라테, R. J., 초드하리, A. B., 헤다우, R. K., 손, D., 초드하리, V. R. 및 Gite, V. V. (2015).아크릴계 다기능 PU 코팅의 부식방지성을 높이기 위한 부식억제제를 탑재한 요소포름알데히드(UF) 마이크로캡슐.RSC 어드밴스, 5(20), 15539-46.
  108. ^ 타티야, P.D., 헤다우, R.K., 마훌리카, P. P., & Gite, V. V. (2013년)수지상 기능성 모노머를 사용한 새로운 폴리우레아 마이크로캡슐: 합성, 특성 분석 및 자가 치유 및 부식 방지 폴리우레탄 코팅에서의 사용.산업 및 엔지니어링 화학 연구, 52(4), 1562-70.
  109. ^ 헤다우, R.K., & Gite, V. V. (2014).천연 살충제의 재생 자원 기반 고분자 미세 캡슐화 및 방출 연구: 대체 녹색 접근법.RSC 어드밴스, 4(36), 18637~44.
  110. ^ 고방사율 코팅 부식 과학, 2019, 146, 페이지 233-246의 유리 매개 자가 치유 능력.
  111. ^ 유럽도자기학회지 제40권, 제8호, 2020년 7월, 2896-2906쪽
  112. ^ a b De Rooij M, Van Tittelboom K, De Belie N, Schlangen E, eds. (2011). Self-Healing Phenomena in Cement-Based Materials. RILEM State-of-the-Art Reports. Vol. 11. Springer Netherlands. doi:10.1007/978-94-007-6624-2. ISBN 978-94-007-6624-2.
  113. ^ Edvardsen C (1999). "Water permeability and autogenous healing of cracks in concrete". ACI Materials Journal. 96 (4): 448–54. doi:10.14359/645.
  114. ^ Snoeck, Didier; Van Tittelboom, Kim; Steuperaert, Stijn; Dubruel, Peter; De Belie, Nele (2012-03-15). "Self-healing cementitious materials by the combination of microfibres and superabsorbent polymers". Journal of Intelligent Material Systems and Structures. 25: 13–24. doi:10.1177/1045389X12438623. hdl:1854/LU-6869809. S2CID 92983639.
  115. ^ Snoeck, Didier (2018-11-15). "Superabsorbent polymers to seal and heal cracks in cementitious materials". RILEM Technical Letters. 3: 32–38. doi:10.21809/rilemtechlett.2018.64.
  116. ^ Snoeck, Didier; Pel, Leo; De Belie, Nele (2020-01-20). "Autogenous Healing in Cementitious Materials with Superabsorbent Polymers Quantified by Means of NMR". Scientific Reports. 10 (1): 642. Bibcode:2020NatSR..10..642S. doi:10.1038/s41598-020-57555-0. PMC 6971030. PMID 31959802.
  117. ^ Mostavi E, Asadi S, Hassan M, Alansari M (December 2015). "Evaluation of Self-Healing Mechanisms in Concrete with Double-Walled Sodium Silicate Microcapsules" (PDF). Journal of Materials in Civil Engineering. 27 (12): 04015035. doi:10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001314.
  118. ^ Ehrlich NL (1996). "How microbes influence mineral growth and dissolution". Chemical Geology. 1–4 (132): 5–9. Bibcode:1996ChGeo.132....5E. doi:10.1016/S0009-2541(96)00035-6.
  119. ^ Jonkers HM, Schlangen E (2007). AJM Schmetz, van der Zwaag (eds.). "Crack repair by concrete immobilized bacteria". Proceedings of the First International Conference on Self Healing Materials. Springer: 1–7. ISBN 9781402062490.
  120. ^ Jonkers H (2007). "Self healing concrete: a biological approach". In van der Zwaag S (ed.). Self Healing Materials: An alternative approach to 20 centuries of materials science. Dordrecht: Springer. pp. 195–204.
  121. ^ Jonkers HM, Thijssen A, Muyzer G, Copuroglu O, Schlangen E (2010). "Application of bacteria as self-healing agent for the development of sustainable concrete". Ecological Engineering. 36 (2): 230–35. doi:10.1016/j.ecoleng.2008.12.036.
  122. ^ Jonkers H (2011). "Bacteria-based self-healing concrete" (PDF). HERON. 56 (1/2).
  123. ^ Van Tittelboom K, De Belie N, Van Loo D, Jacobs P (2011). "Self-healing efficiency of cementitious materials containing tubular capsules filled with healing agent". Cement and Concrete Composites. 33 (4): 497–505. doi:10.1016/j.cemconcomp.2011.01.004.
  124. ^ Wang J, Van Tittelboom K, De Belie N, Verstraete W (2012). "Use of silica gel or polyurethane immobilized bacteria for self-healing concrete". Construction and Building Materials. 26 (1): 532–40. doi:10.1016/j.conbuildmat.2011.06.054.
  125. ^ 초드하리, A.B., 타티야, P.D., 헤다우, R.K., 쿨카르니, R.D., & Gite, V. (2013).니메오일 폴리에스테르아미드로 제조된 폴리우레탄으로 자가 치유 방식 코팅용.산업 및 엔지니어링 화학 연구, 52(30), 10189–97.
  126. ^ Ono M, Nakao W, Takahashi K, Nakatani M, Ando K (2007). "A new methodology to guarantee the structural integrity of Al2O3/SiC composite using crack healing and a proof test". Fatigue & Fracture of Engineering Materials and Structures. 30 (7): 599–607. doi:10.1111/j.1460-2695.2007.01132.x.
  127. ^ Yang HJ, Pei YT, Rao JC, De Hosson JT (2012). "Self-healing performance of Ti2AlC ceramic". Journal of Materials Chemistry. 22 (17): 8304–13. doi:10.1039/C2JM16123K.
  128. ^ Song GM, Pei YT, Sloof WG, Li SB, De Hosson JT, Van der Zwaag S (January 2008). "Oxidation-induced crack healing in Ti3AlC2 ceramics". Scripta Materialia. 58 (1): 13–16. doi:10.1016/j.scriptamat.2007.09.006.
  129. ^ Li S, Song G, Kwakernaak K, van der Zwaag S, Sloof WG (2012). "Multiple crack healing of a Ti2AlC ceramic". Journal of the European Ceramic Society. 32 (8): 1813–20. doi:10.1016/j.jeurceramsoc.2012.01.017.
  130. ^ Farle AS, Kwakernaak C, van der Zwaag S, Sloof WG (2015). "A conceptual study into the potential of Mn+1AXn-phase ceramics for self-healing of crack damage". Journal of the European Ceramic Society. 35: 37–45. doi:10.1016/j.jeurceramsoc.2014.08.046.
  131. ^ Nakao W, Takahashi K, Ando K (2009-01-20). Self-Healing materials, Design, strategies and applications. Wiley-VCH Verkag GmbH & Co KGaA. p. 188. ISBN 978-3-527-31829-2.
  132. ^ Nakao W, Abe S (2012). "Enhancement of the self-healing ability in oxidation induced self-healing ceramic by modifying the healing agent". Smart Materials and Structures. 21 (2): 025002. Bibcode:2012SMaS...21b5002N. doi:10.1088/0964-1726/21/2/025002. S2CID 137243253.
  133. ^ Nakao W, Takahashi K, Ando K (2007). "Threshold stress during crack healing treatment of structural ceramics having crack healing ability". Materials Letters. 61 (13): 2711–13. doi:10.1016/j.matlet.2006.04.122.
  134. ^ Ando K, Kim BS, Chu MC, Saito S, Takahashi K (2004). "Crack-healing and Mechanical Behaviour of Al2O3/Sic composites at elevated temperature". Fatigue Fracture of Engineering Materials and Structures. 27 (7): 533–41. doi:10.1111/j.1460-2695.2004.00785.x.
  135. ^ Lumley RN, Morton AJ, Polmear IJ (2002). "Enhanced creep performance in an Al-Cu-Mg-Ag alloy through underageing". Acta Materialia. 50 (14): 3597–3608. Bibcode:2002AcMat..50.3597L. doi:10.1016/S1359-6454(02)00164-7.
  136. ^ Laha K, Kyono J, Kishimoto S, Shinya N (2005). "Beneficial effect of B segregation on creep cavitation in a type 347 austenitic stainless steel". Scripta Materialia. 52 (7): 675–78. doi:10.1016/j.scriptamat.2004.11.016.
  137. ^ Laha K, Kyono J, Shinya N (2007). "An advanced creep cavitation resistance Cu-containing 18Cr-12Ni-Nb austenitic stainless steel". Scripta Materialia. 56 (10): 915–18. doi:10.1016/j.scriptamat.2006.12.030.
  138. ^ He SM, Van Dijk NH, Schut H, Peekstok ER, van der Zwaag S (2010). "Thermally activated precipitation at deformation-induced defects in Fe-Cu and Fe-Cu-B-N alloys studied by positron annihilation spectroscopy". Physical Review. B 81 (9): 094103. Bibcode:2010PhRvB..81i4103H. doi:10.1103/PhysRevB.81.094103.
  139. ^ He SM, Van Dijk NH, Paladugu M, Schut H, Kohlbrecher J, Tichelaar FD, Van der Zwaag S (2010). "In situ determination of aging precipitation in deformed Fe-Cu and Fe-Cu-B-N alloys by time-resolved small-angle neutron scattering". Physical Review. B 82 (17): 174111. Bibcode:2010PhRvB..82q4111H. doi:10.1103/PhysRevB.82.174111.
  140. ^ Zhang S, Kohlbrecher J, Tichelaar FD, Langelaan G, Brück E, Van Der Zwaag S, Van Dijk NH (2013). "Defect-induced Au precipitation in Fe–Au and Fe–Au–B–N alloys studied by in situ small-angle neutron scattering". Acta Materialia. 61 (18): 7009–19. Bibcode:2013AcMat..61.7009Z. doi:10.1016/j.actamat.2013.08.015.
  141. ^ Zhang S, Kwakernaak C, Sloof W, Brück E, van der Zwaag S, van Dijk N (2015). "Self Healing of Creep Damage by Gold Precipitation in Iron Alloys". Advanced Engineering Materials. 17 (5): 598–603. doi:10.1002/adem.201400511. S2CID 137674278.
  142. ^ Embaye NB, Ramini SK, Kuzyk MG (August 2008). "Mechanisms of reversible photodegradation in disperse orange 11 dye doped in PMMA polymer". The Journal of Chemical Physics. 129 (5): 054504. arXiv:0808.3346. Bibcode:2008JChPh.129e4504E. doi:10.1063/1.2963502. PMID 18698911. S2CID 16251414.
  143. ^ Ramini SK, Dawson N, Kuzyk MG (2011-10-01). "Testing the diffusion hypothesis as a mechanism of self-healing in Disperse Orange 11 doped in poly(methyl methacrylate)". JOSA B. 28 (10): 2408–12. arXiv:1106.2732. Bibcode:2011JOSAB..28.2408R. doi:10.1364/JOSAB.28.002408. ISSN 1520-8540. S2CID 118576642.
  144. ^ Ramini SK, Kuzyk MG (August 2012). "A self healing model based on polymer-mediated chromophore correlations". The Journal of Chemical Physics. 137 (5): 054705. arXiv:1205.0481. Bibcode:2012JChPh.137e4705R. doi:10.1063/1.4739295. PMID 22894369. S2CID 5512565.
  145. ^ a b Demmenie, Menno (19 January 2022). "Scratch-Healing Behavior of Ice by Local Sublimation and Condensation". Journal of Physical Chemistry C. 126 (4): 2179–2183. doi:10.1021/acs.jpcc.1c09590. PMC 8819648. PMID 35145575.
  146. ^ Kingery, W.D. "조절, 표면 확산, 얼음 소결"응용물리학 저널 31.5(1960): 833-838.
  147. ^ Yang Z, Wei Z, Le-ping L, Hong-mei W, Wu-jun L (2011). "The self-healing composite anticorrosion coating". Physics Procedia. 18: 216–21. Bibcode:2011PhPro..18..216Y. doi:10.1016/j.phpro.2011.06.084. ISSN 1875-3892.
  148. ^ Zhu M, Rong MZ, Zhang MQ (2014). "Self-healing polymeric materials towards non-structural recovery of functional properties". Polymer International. 63 (10): 741–49. doi:10.1002/pi.4723.
  149. ^ Pacheco J, Šavija B, Schlangen E, Polder RB (2014). "Assessment of cracks in reinforced concrete by means of electrical resistance and image analysis". Construction and Building Materials. 65: 417–26. doi:10.1016/j.conbuildmat.2014.05.001.
  150. ^ Mauldin TC, Kessler MR (2010). "Self-healing polymers and composites". International Materials Reviews. 55 (6): 317–46. doi:10.1179/095066010X12646898728408.
  151. ^ "Self-healing elastomer enters industrial production". www.arkema.com. Retrieved 2015-12-13.
  152. ^ Bourzac K (December 12, 2008). "First Self-Healing Coatings". technologyreview.com. Retrieved 18 November 2016.
  153. ^ Rincon P (30 October 2010). "Time to heal: The materials that repair themselves". BBC. Retrieved 19 May 2013.

외부 링크