自我修复材料是什么技术？将应用在手机屏幕、建筑领域？

　　例如，摩托罗拉和三星都申请了可以自行修复手机屏幕裂缝的专利。尽管这项技术离上市还有一段路要走，但自我修复产品的想法还是吸引了公众的想象力。毕竟，愈合特性和分子自我修复机制，在普通人眼里更像是生物学而非技术。

　　科学家们希望，自愈材料将提高从汽车、消费电子产品到桥梁和飞机机身等各种物体的耐久性。贝克曼高级科学技术研究所的怀特研究小组目前正在研究几种自愈材料，包括电池和电子电路组件。如果他们的研究能走出实验室，进入各种移动手持设备，它可能会改变我们对日常物品和产品的看法。

　　现在已经可以购买有可能延长水坝、桥梁、水池和其它重要建筑寿命的修复产品。这要归功于荷兰公司Green Basilisk开发的一种自愈混凝土，该公司是代尔夫特理工大学(Delft University of Technology)的子公司。Green Basilisk董事总经理巴特•范德沃德(Bart van der Woerd)表示，“混凝土总是会开裂，而且它不是防水的。当裂缝发生时，水会进来，钢筋会腐蚀。所以非常需要自我修复材料。”

　　该公司的解决方案依赖于细菌，当裂缝允许氧气和水进入时，细菌会将食物来源(乳酸钙)转化为石灰石。该工艺可对高达0.8mm的裂缝进行修补，降低了结构受到严重破坏的风险。

　　Green Basilisk的产品可以添加到混凝土混合物中，也可以作为现有混凝土结构的修复系统，并在2017年被纳入鹿特丹港的混凝土墙体中。

　　这只是开发自愈产品的众多方法之一，其中最常见的方法是将充满液体粘合剂的微胶囊嵌入某些材料中——贝克曼研究所的科学家在2000年率先采用了这一技术。当材料断裂时，微胶囊就会裂开，释放出液体，愈合损伤。但这种方法只适用一次。

　　研究人员已经制造出了一种复合材料，这种材料与飞机和汽车上使用的材料类似，可以多次自愈，这要归功于一个由中空纤维组成的3D血管网络，其中充满了治疗药物，它们贯穿整个材料，很像一个生物循环系统。

　　荷兰代尔夫特理工大学新型航空材料教授、荷兰自愈材料创新研究项目主席赛布兰德•范德瓦格(Sybrand van der Zwaag)表示，科学家们还在开发具有分子自愈系统的聚合物。他说:“这种聚合物由强分子键和弱键组成，强分子键赋予材料物理特性，而弱键可以在不破坏强键的情况下断裂——因此，当两个受损的表面结合在一起时，它们会重新愈合。”

　　他说:“这就像如果你把两块磁性材料连接到一根绳子上：你可以施加一个载荷，但在一定的载荷下，这些材料之间的键会断裂。你所需要做的就是重新连接这两个。这就是可逆化学，现代自愈聚合物就是基于这个概念，在某些情况下，愈合过程是由热激活的，但也有自愈合弹性体（译者注：一种具有弹性的天然或合成聚合物，如橡胶），这并不需要它。它们在室温下，比如几分钟到几小时内就会愈合。”

　　自愈材料的商业化进程一直比较缓慢，但范德瓦格表示，用于汽车的自愈涂层正变得越来越普遍。例如，美国的Feynlab公司已经开发出一种自愈记忆聚合物，它编织在陶瓷涂层中，可以治愈小的划痕和轻微的涡流痕迹，并使油漆保持一流的状态。

　　向受影响的区域喷洒热液体或用热枪处理会使聚合物恢复到原来的状态。事实上，即使把车放在阳光下，也会慢慢地让划痕和划痕消失。Feynlab的市场经理诺兰•罗宾尼特表示:“一旦表面温度达到约140华氏度(60摄氏度)，它基本上就会恢复到记忆状态。”该公司希望与汽车制造商直接合作，将这项技术应用于生产层面。

　　自主材料公司由贝克曼研究所的科学家于2007年创立，是自愈聚合物的先驱。该公司还销售自愈涂料、粘合剂和密封剂。它的微胶囊自愈产品被添加到油漆中，可以应用于从风力涡轮机到石油钻塔的任何领域，防止生锈，延长有价值设备的寿命。他们还使水性涂料的寿命与溶剂型涂料一样长，而溶剂型涂料对环境的影响更大。

　　AMI的业务开发总监格兰特•琼斯(Grant Jones)表示，将重新粉刷石油钻井平台的时间从5年延长至15年或更长，可以为业主节省“数百万美元”。

　　自愈涂层特别适用于难以触及的设备，如海上风力涡轮机。“我们还能够在我们的自愈添加剂中封装不同的东西，”琼斯补充说。例如，这意味着涡轮的所有者可以在微胶囊中添加紫外线示踪剂，以帮助他们识别涡轮上发生的微裂纹。

　　未来，更多具有自愈特性的材料也能在现实世界中得到应用——包括那些传言中的自愈触摸屏。但就目前而言，一个像样的保护套仍然是保持手机屏幕无裂纹的最佳方式。

　　原标题：Surprise of the machines: are self-healing materials our greatest new technology?

　　作者：Duncan Jefferies

　　来源：卫报

　　编译：千家网