基于MMC 的自修复材料结构与微胶囊的协同优化

李 鹏，张昌有，杜艺博，程文涛，占金青，唐 赣

（1.华东交通大学机电与车辆工程学院,江西 南昌 330013；2.华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室，江西 南昌，330013）

复合材料因其优异的力学性能，被广泛应用于航空航天、汽车和电子等领域。然而，作为一种由多种异质/异形组元材料复合而成的新材料，其力学分散性较大，致使材料在生产和服役中易产生各类损伤，尤其是微裂纹的产生和扩展将引起材料力学性能的劣化，导致构件过早失效。损伤自修复[1]概念的提出为解决这一问题提供了有效途径。

White 等[2]于2001 年首次提出微胶囊型自修复材料，并分析了微胶囊的分散性、几何形状与囊壁对修复性能的影响。Yu 等[3]研究了新鲜、短期老化和长期老化沥青混凝土中微胶囊的形态结构、机械强度、热稳定性以及愈合水平。Khan 等[4]研究表明，加入小直径微胶囊的材料弹性模量有轻微减小，但断裂韧性明显增强，而随着微胶囊直径的增加，材料弹性模量和断裂韧性均开始减小。Choi 等[5]将3D打印的微胶囊嵌入混凝土复合材料中，研究了微胶囊壁厚和打印方向对混凝土复合材料的影响。Wang等[6]采用分子动力学模拟了沿z 轴进行单轴拉伸的微胶囊自愈合混凝土的力学和界面性能。Han 等[7]提出了一种三维演化的微力学模型来定量解释了微胶囊对裂纹损伤的自愈合作用。Nassho 等[8]将微胶囊嵌入到层板中，在短梁剪切试件上进行实验并表明，随着微胶囊浓度和粒径的减小，层合板的刚度和表观层间剪切强度增大但愈合效率也会随着降低。……