新型碳纤维复合材料，可实现自修复

去年6月18日，由美国OceanGate勘探公司组织的“泰坦”号潜水器发生内爆，无人生还。“泰坦”号潜水器船体由Spencer Composites公司制造，采用铺层设计，将预浸料碳纤维/环氧树脂单向织物沿轴向交替铺放，与环向湿法缠绕相结合，原材料分为来自Mitsubishi Chemical Corporation、Newport Composites、Hexion Inc。

关于此次事故原因，部分人员将矛头指向碳纤维材料船体：碳纤维高压易撕裂特性决定了该潜水器无法承受深海压力，此外纤维材料的离散性、铺缠工艺稳定性、一致性或未经过充分评估。

但美国一家专门为潜水器建造碳纤维压力容器的公司（Composite Energy Technologies，CET）称只要容器设计和测试得当，碳纤维就可以用于深海潜水器的应用，但需要特别关注循环疲劳。

目前该事故仍在调查中，但据有关专家表示，内爆是由于高压环境下碳纤维复合材料船体上形成的微小裂缝造成的。

近日，澳大利亚斯威本科技大学的Nisa Salim等人的一项研究表明，未来的潜艇可以使用一种新型碳纤维增强聚合物复合材料自我识别微裂纹并进行自我修复。据研究人员表示，该结构将具有自我感知压力和缺陷并实时报告的能力。甚至可以在短时间内自我修复此类微裂纹。其概念是材料可以像生物体一样运作，可以立即感知、响应和适应。

据悉，这种新型碳纤维增强聚合物复合材料中利用石墨烯进行自我感应，使纤维形成单独层充当传感器，并可实时且持续地提供材料“健康状况”信息。并且一旦出现裂缝，就会实现自我修复。

“我们设计的材料可以通过交换反应破坏和重新形成化学键，自行修复任何微裂纹，”Salim解释。“通过将自感知和自修复功能集成到碳纤维复合材料中，让这些材料焕发活力，并使其实现自主化。”