AEM山东大学王旭:受荧光棒启发用于熊猫体育直播平台水下环境的损伤自报警与自修复多层复合材料

  海洋与水下环境中的材料服役条件极为严苛,长期面临机械划伤、切割、腐蚀以及复杂水化学环境的挑战。一旦材料发生微小损伤,往往难以及时发现,最终可能引发结构失效甚至整体报废。因此,具备“损伤可视化自报警”与“服役后自修复”能力的水下材料,对于降低维护成本、延长服役寿命具有重要意义。

  然而,现有自修复材料多依赖氢键、金属配位等超分子相互作用,在水环境中稳定性有限;而传统损伤监测多依赖电学信号或外部设备,存在结构复杂、抗干扰能力不足等问题。如何在黑暗、水下、复杂介质条件下,实现无需外部电源的快速损伤报警,仍是材料工程领域的关键挑战熊猫体育直播平台。

AEM山东大学王旭:受荧光棒启发用于熊猫体育直播平台水下环境的损伤自报警与自修复多层复合材料(图1)

  山东大学王旭课题组报道了一种受荧光棒(Glow Stick)启发的多层复合材料设计策略,构筑了一种同时具备水下损伤自发光报警与自修复能力的新型层状复合材料。该材料在水下发生机械损伤后,可快速产生肉眼可见的化学发光信号,并持续数小时,同时材料本体还能在水环境中实现有效自修复,为水下柔性材料和工程结构的安全监测提供了一种简洁而高效的新方案。

AEM山东大学王旭:受荧光棒启发用于熊猫体育直播平台水下环境的损伤自报警与自修复多层复合材料(图2)

  研究团队设计了一种对称五层结构复合材料。最外层为疏水性的 P(VDF-HFP)/DBP 保护层,可在未受损状态下有效阻隔水分;中间三层为化学发光(CL)功能层,包含过氧化钙(CaO2)、荧光染料以及表面涂覆的过氧草酸酯(CPPO)。当材料在水中发生划伤或切割时,水分迅速侵入中间层,触发级联化学发光反应,释放出强烈且持久的可见光信号,从而精准标记损伤位置与范围。

AEM山东大学王旭:受荧光棒启发用于熊猫体育直播平台水下环境的损伤自报警与自修复多层复合材料(图3)

  材料在水下损伤后可立即产生化学发光信号,无需任何外部光源或电源支持。通过选用不同荧光染料,可实现多种颜色的发光响应。实验结果表明,该材料在去离子水、海水、酸性及碱性溶液中均能稳定发光,发光持续时间可达 34 小时,显著优于传统瞬态发光体系,适用于复杂水下环境的实时损伤监测。

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  得益于 P(VDF-HFP) 体系中高度可移动的聚合物链段及稳定的偶极偶极相互作用,材料在空气及多种水环境中均表现出优异的自修复性能。在适度加热条件下,材料的拉伸强度和韧性可实现显著恢复;即使在水中修复,其力学恢复效率仍与空气环境接近,体现了良好的环境适应性。

AEM山东大学王旭:受荧光棒启发用于熊猫体育直播平台水下环境的损伤自报警与自修复多层复合材料(图5)

  值得注意的是,该材料本身为近绝缘体系,损伤无法通过电阻变化直接检测,因此光学自报警方式展现出独特优熊猫体育赛事合作势。同时,该化学发光自报警策略也可拓展至导电材料体系,实现光电双重监测。

  综合其高延展性(工程应变 3000%)、水下可视化损伤自报警能力以及优异的自修复性能,该类仿荧光棒多层复合材料在水下柔性器件、海洋工程防护、智能涂层与软体结构等领域具有广阔的应用前景。

AEM山东大学王旭:受荧光棒启发用于熊猫体育直播平台水下环境的损伤自报警与自修复多层复合材料(图6)

  Advanced Engineering Materials专注于工程材料的所有最新突破。该杂志涵盖了各种关键主题,例如复合材料、陶瓷、金属间化合物和涂层,以及高温、细胞和生物医学材料,以及创新的制造技术。

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