神奇材料会“疗伤”

手机屏幕不小心摔裂了，静置一两天，又变成完整的一块；爱车车身被剐出刺眼的伤痕，放在太阳下晒晒，很快就平滑如新……这些听起来很天方夜谭的事，正在成为现实。

从很久以前开始，人们就梦想着能让物体自动复原的技术。上世纪60年代，科学家提出了自修复材料的构想。顾名思义，这种材料不需要咱们动手修补，有什么损伤自己就能“治愈”，像生物体一样会“疗伤”！经过几十年的探索，2001年，首款自愈合材料在美国诞生；到了今天，已有多种自修复材料被发明出来并运用于实际。

自修复技术的核心是物质补给和能量补给，据此自修复材料可划分成两大类：一类是在材料内部添加装有修复剂的纤维或微型胶囊；另一类则是通过加热、光照等提供能量，使材料发生结晶、交联，或在表面形成薄膜，从而完成修复。下面咱们就来具体看看吧。

这类材料以水泥为基体，加入钢丝短纤维增强韧性，此外还要嵌入最最关键的组件——玻璃纤维管，纤维管内装有黏性极强的缩醛高分子溶液作为修复剂。当水泥出现裂纹时，部分纤维管就会破裂，修复剂流出，将裂开处重新黏合。

可以想象，如果桥梁、大楼使用这种自修复混凝土来建造，使用寿命和安全性必将大大提升。

磨损是导致金属材料失效的最重要因素，因此目前金属自修复材料主要针对磨损来设计。它由多种矿物、添加剂和催化剂组成，外观是一种超细粉末。

这种材料不会与油类发生化学反应，也不会改变油的黏度和性质，所以一般是添加在润滑油脂中使用。材料中的超细粉末跟着油脂一起被涂抹到产生摩擦的工作面上，形成一层保护层，不仅能及时修补金属零件表面的缝隙，还能降低摩擦振动，减少噪声，节约能源。

前面提到的裂屏自修复手机，用的正是高分子自修復材料。这类材料又分很多种，“疗伤”方法也各不相同。比如美国和日本合作开发的一种聚合物，通过紫外线照射来获得能量，从而自我“治愈”。它的原理是利用聚合物中硫原子和碳原子的特殊结合方式，通过光照引发链式反应，使原子之间反复地形成共价键。这款材料自修复能力极强，即使被切成碎块，只要将切开的边缘紧紧压在一起，用紫外线照一照，碎片就会重新“长”成一块。

澳大利亚研发的一种自修复材料，则是以支链淀粉、水和盐为原料，利用淀粉和溶剂之间的氢键相互作用来实现修复。这种材料在室温下只要两三秒钟即可完成愈合，此外它还可塑、可打印、可再生，导电性能良好，而且成本低廉，绿色环保。研究团队将它用在电路修复、可穿戴传感器和柔性电子器件上，效果都很不错。

高分子自修复材料未来的发展，必然会向着智能化迈进，通过模拟生物系统的能力，“感知”材料中的损伤，进行定点修复。在这方面，美国研究者已率先取得突破。他们最新研制出的“自适应结构”材料，使用“形状-记忆”高分子原料，结合嵌入式光导纤维网络，具备损伤探测传感和热刺激传递功能，就像人类的骨骼一样。只要一束激光，经由光导纤维传播，使材料局部变热，就能激发其修复机制。