自修復隱身樹脂的研究進展

王新壯

(南昌航空大學材料學院，江西 南昌 330063)

隱身技術(shù)是改變武器裝備、平臺等目標的可探測信號特征，使敵方探測系統(tǒng)難以發(fā)現(xiàn)或發(fā)現(xiàn)距離縮短的綜合技術(shù)，是武器裝備現(xiàn)代化和軍事變革的重要標志之一。

隱身技術(shù)起源于德國發(fā)展在美國。早在二戰(zhàn)期間，隱身技術(shù)便已經(jīng)初露端倪，當時德國試制成功了一種能夠吸收電磁波的特殊樹脂，并把這種樹脂涂在艦船或飛機上，可以使敵方的雷達接收不到反射信號，從而難以發(fā)現(xiàn)目標的行蹤。

二戰(zhàn)后至50年代末，隱身技術(shù)的研究中心轉(zhuǎn)移到美國。這一時期，在結(jié)構(gòu)型復合吸波材料、鐵氧體吸波涂料、有源吸波材料、飛行器散射特性測試技術(shù)、雷達散射截面的理論研究和計算方法研究方面，都取得了突破性的進展。經(jīng)過上述發(fā)展階段之后，隱身問題正式作為美國武器裝備技術(shù)要求的一部分來考慮。

然而，在隱身武器裝備的運輸、貯存及使用過程中，可能會因碰撞、劃傷或腐蝕等因素，造成隱身樹脂損傷，使隱身性能降低或喪失，嚴重影響武器裝備的戰(zhàn)場生存安全。因此，開展隱身樹脂的損傷探測及修復技術(shù)研究，對于保障隱身武器裝備的戰(zhàn)場生存能力，充分發(fā)揮作戰(zhàn)效能具有十分重要的意義。

隱身樹脂的傳統(tǒng)修復方式，是采用打磨機將受損部位清除干凈，刮涂吸波膩子，再噴涂或刷涂隱身樹脂的方式恢復隱身性能。這種方式對維修工藝要求非常嚴格，修復周期較長［1］。

二十世紀80年代末，美國軍方首先提出自修復隱身樹脂概念。模仿生物體損傷自修復的原理，使隱身樹脂對內(nèi)部或外部損傷能夠進行自動修復，從而消除隱患，恢復隱身性能，延長使用壽命。

本體型自修復隱身樹脂最早被應用［2］。利用微膠囊等微容器埋植修復劑于隱身樹脂內(nèi)部，當隱身樹脂受損時，裂紋誘導修復劑流出，覆蓋損傷表面并自動修復損傷，部分或完全地恢復隱身性能。目前，這種修復方式在應用中還存在一些技術(shù)難題難以突破，如使用微膠囊作微容器時，存在微膠囊收縮率高的難題。

本世紀初，外界條件刺激型自修復隱身樹脂受到人們的關(guān)注。利用隱身樹脂自身的特殊結(jié)構(gòu)，在外界條件刺激下，自動修復損傷，部分或完全地恢復隱身性能。

Gerald等向環(huán)氧樹脂內(nèi)添加熱塑性聚合物，混合吸波劑制成隱身樹脂［3］。利用熱塑性聚合物受熱時在損傷斷面擴散、潤濕及互穿搭橋作用實現(xiàn)損傷修復，恢復隱身性能，修復效率達到60%以上。Chen等以呋喃多聚體和馬來酰亞胺多聚體為原料，進行Diels－Alder(DA)熱可逆共聚［4］，形成的大分子網(wǎng)絡(luò)直接由具有可逆性的交聯(lián)共價鍵相連，通過DA逆反應實現(xiàn)了熱的可逆性，混合吸波劑制成隱身樹脂，只要施加熱處理，就可在受損部位形成共價鍵而完成修復。

以電磁輻射作為外界刺激源，實現(xiàn)隱身樹脂的自修復是近幾年的研究熱點［5－7］，電磁輻射包括微波、紅外線、可見光、紫外線及電子束等，具有價廉、易得及易操作等特點。Chung等制備了 l，l，1－tris(cinnamoyloxy methyl)ethane二聚樹脂，混合吸波劑制成隱身樹脂。在波長λ＞280納米光照下，樹脂內(nèi)可逆配位鍵中電子激發(fā)和吸收的能量導致配位鍵暫時解離，樹脂粘度迅速降低并覆蓋受損部位，實現(xiàn)自修復，修復效率最高達78%［8］。Stefano等以聚酰亞胺和芘端基遙爪聚合物為原料，通過芳香增容π－π鍵合成了自修復樹脂，混合吸波劑制成隱身樹脂，只需使用紫外光照射，就可在受損部位形成配位鍵而完成修復，修復效率達到70%以上［9］。

Mark等以配體聚合物和金屬原子中心低聚物為原料，通過金屬離子和配體形成可逆配位鍵合成了自修復樹脂，混合吸波劑制成隱身樹脂，在紫外光照射下，隱身樹脂受損部位實現(xiàn)快速修復［10］。

綜上所述，外界條件刺激型自修復，作為一種新穎的自修復方式具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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