自愈材料具有从物理损伤中自主恢复的内在能力,广泛应用于汽车配件、电子产品、机器人和医疗设备。然而,如何平衡材料的力学性能和愈合性能是一个挑战性的难题。机械强度所需的高刚性与修复损伤所需的高扩散性相冲突。因此,在温和条件下自动愈合的材料表现出的力学性通常难以满足工业的需求。相比之下,在漫长的进化过程中,动植物发展出了“体液渗出 - 营养运输 - 组织再生 (emulsion Exudation – nutrition Transportation – tissue Regeneration, ETR)”的通用自修复策略,实现了生物条件(20 – 40 oC)下高模量组织的自愈合。
受到生物自修复策略的启发,东南大学张久洋教授团队成功地实现了高强度多相金属的自修复。这种多相金属(Heterophasic Metals)不仅具有液相,而且还有一定含量的固体。有趣的是,多相金属中固相和液相共存的结构类似于生物组织中的细胞。独特的堆积结构使其具有理想的模量(E > 1 GPa),同时液相的存在使固体界面之间保持较高的迁移率。类似生物的ETR策略,受损的多相金属材料(ETR-M)可以通过 “液体渗出、营养输送和固体结构再生”完全恢复(修复效率> 99%)。相关工作以题为“Biological Self-healing Strategies from Mechanically Robust Heterophasic Liquid Metals”的论文发表在顶级材料学期刊《Matter》上。论文的第一作者为博士生彭燕;张久洋教授是论文的唯一通讯作者,东南大学为通讯单位。该研究成果得到国家自然科学基金(52173249, 21774020)的资助。
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