摘要：机械零件的几种典型失效均源自于材料表面早期的微观损伤,在磨损、腐蚀、疲劳等工况条件下服役的零件往往因为材料表面局部损伤而导致整体失效,最终引起设备故障甚至造成灾难性后果。传统工程材料在化学成分与制备工艺确定后,其物相构成、组织结构、力学性能和使役行为随即确定,其难以满足机械零件极端工况、高可靠性和长寿命的新需求。生物系统通过自主修复来应对自身损伤,帮助生物体恢复健康并延续生命。近年来,受生物体损伤自修复与自愈合过程的启发,在智能材料、先进表面技术、仿生科学和信息技术等交叉融合的基础上,发展形成的集损伤感知激励、状态智能诊断、在线修复愈合于一体的智能自修复材料与技术,为解决材料早期微观损伤的修复问题,提高工程系统的运行效率、可靠性和延长使用寿命提供了新的解决方案。经过几十年的研究和发展,自修复材料已涵盖了混凝土、聚合物、陶瓷、金属等多个领域,自修复过程针对的损伤形式也覆盖了磨损、腐蚀、疲劳等多种失效模式。该研究领域涉及自修复材料设计、自修复体系构筑、自修复性能评价和自修复机理等多个方面,是多学科综合交叉的热点方向。本文介绍了典型自修复材料体系的分类及基本原理,综述了针对磨损、疲劳、腐蚀三种典型损伤失效形式的自修复材料的研究进展,分析了该领域当前存在的问题及未来的发展趋势。

摘要：针对摩擦磨损引起的材料失效和机械设备损坏状况,基于原位摩擦化学处理技术研制了一种抗磨、减摩和润滑性能优异的摩擦处理剂。采用四球式摩擦磨损试验机和球-盘式高温摩擦磨损试验机设计了摩擦化学处理试验,通过改变加载负荷、温度、摩擦副材质和摩擦副之间的接触形式等试验参数考察了摩擦处理剂的抗磨减摩性能,采用SEM、EDS和XPS分析了摩擦处理剂的摩擦化学作用机理。结果表明:在摩擦过程中,摩擦处理剂在金属表面原位形成了含MoS2、FeS和FePO4等减摩润滑效果良好的摩擦化学反应膜,从而显著的改善了金属材料的摩擦学性能,其抗磨性能和减摩性能分别较普通油提高了38％和46％。

摘要：设计了4种试验方案,对比研究了不同摩擦试验条件下粒径为20 nm的铜添加剂对摩擦副的修复作用,考察了纳米铜添加剂在不同润滑油中的抗磨减摩性能,探讨了纳米铜添加剂的作用机理.结果表明:在摩擦过程中,纳米铜添加剂能够在磨损表面形成由粒径为0.1μm团状物构成、低剪切强度的保护软膜,可以减小粘着磨损和磨粒磨损,使纳米铜添加剂表现出良好的抗磨减摩性能;对于基础润滑油650SN,纳米铜添加剂能够使其摩擦系数降低48%、磨痕宽度降低21%;对于坦克机油50CC,纳米铜添加剂能够使其摩擦系数降低40%、磨痕宽度降低33%;同时,铜保护膜修复了磨损表面的微坑和损伤,对摩擦副起到了有效的保护和修复作用.

摘要：随着金属零部件服役工况条件的日益苛刻,针对金属零部件不同的服役条件和失效特点,选择不同的陶瓷材料体系,采用适当工艺技术在金属零部件表面制备高性能的陶瓷涂层防护涂层并赋予其特殊功能,已成为解决金属零部件在苛刻工况下可靠服役的有效途径。先驱体转化陶瓷法作为一种原位制备陶瓷涂层的新型方法,利用先驱体聚合物良好的流动性、成型性、分子结构可设计性等特点,将先驱体涂层通过裂解转化为陶瓷涂层,在材料表面形成致密的防护涂层。裂解是先驱体从有机物转化为陶瓷涂层的重要途径,传统加热炉裂解利用程序化升温可在金属、多孔材料、纤维或纤维增强复合材料表面实现陶瓷涂层的连续化、批量化制备,设备简单,易于控制,但加热炉裂解对基体的热影响大,无法在熔点较低或结构复杂的基体上制备陶瓷涂层。激光裂解可选择性地控制热量的输入,裂解迅速、加热均匀,对基体热影响小,可制备出具有特殊成分的陶瓷涂层,但先驱体要能够吸收激光,激光裂解效率较低。离子辐照是无热裂解方式,裂解迅速,但效率低、成本较高。本文总结了先驱体转化陶瓷涂层裂解方法的研究进展,分析了加热炉裂解、激光裂解和离子辐照裂解的优缺点。未来将探索新的可控制备陶瓷涂层的方法与技术,揭示先驱体转化陶瓷微观结构的演变规律,实现陶瓷涂层致密化和裂纹缺陷的精确控制是今后需要重点发展的方向。

摘要：制备了一种含有天然无机矿物微粉的摩擦处理剂,采用SEM、XRD、EDS分析了该摩擦处理剂的成分及结构,基于原位摩擦化学处理技术设计了环-块磨损试验,研究了摩擦处理剂对45钢摩擦学性能的影响,采用纳米压痕仪测试了原位形成的摩擦化学转移膜的纳米硬度和弹性模量等力学性能,探讨了摩擦化学处理过程及其化学转移膜的形成规律。结果表明,摩擦处理剂的主要成分为羟基硅酸镁,其结晶构造式为Mg3(Si2O5)(OH)4。通过摩擦化学处理,摩擦处理剂在45钢表面原位生成了含Si、Mg、Fe、C等元素构成的摩擦化学转移膜,从而使金属的表面硬度提高33%,摩擦系数降低15%,表面粗糙度是未处理的1/4。

摘要：微胶囊埋植型自修复涂层是自修复复合材料的研究热点之一,它是模拟生物体损伤自愈合的原理,实现对涂层微裂纹、划痕等缺陷的自我修复,可有效提升涂层的耐蚀性能和使用寿命。从修复机理进行分类,微胶囊埋植型自修复涂层可分为腐蚀抑制型和反应修复型。腐蚀抑制型是通过微胶囊释放缓蚀剂延缓基体的腐蚀进程,反应修复型则是通过微胶囊释放的修复剂实现对涂层损坏处的修补。系统地回顾了微胶囊埋植型自修复涂层的典型研究成果和近期动态,详细阐述了自修复涂层的设计和修复机制,着重对不同涂层修复体系的优缺点和适用范围进行了讨论。最后,根据微胶囊埋植型自修复涂层的研究现状,提出了该领域存在的缺陷以及未来的发展方向。

摘要：受自然界生物可以自动愈合伤口的启发,科学家设计出能够自动修复损伤的自修复材料。由于微胶囊体系的制备工艺简单、应用范围广、对多种损伤形式均可修复,受到了科学家的广泛关注。其主要修复过程为:裂纹扩展使微胶囊破裂,微胶囊内的修复剂流到微裂纹处,在催化剂作用下修复剂发生聚合反应从而修复微裂纹。这一过程中修复反应是实现材料自修复的关键,它必须能够在室温下将低粘度液体转变为坚韧的热固性高聚物。本文综述了针对微胶囊自修复材料的修复反应,重点介绍了环烯烃的开环易位聚合、环氧树脂的开环聚合、溶剂的再固化、点击化学四类反应。其中,点击化学由于简单高效的特点成为设计自修复材料的新方法,包括叠氮化物-炔烃反应、共轭二烯和亲二烯体反应、疏基-烯反应、疏基-氰酸酯反应等。通过对比分析修复反应的机理和自修复效率的影响因素,指出各种修复反应的优点和局限性,并对微胶囊自修复材料的发展趋势进行展望。