自修复材料涂层发展及应用概述
二十世纪六十年代，“自我修复材料”的设想被提出，但由于当时科技水平的限制，其并未受到过多的关注，知道进入二十一世纪，其在技术上得以突破和进展。

自我修复材料是一种在物体受损时能够进行自我修复的新型材料。

本文从自修复材料的分类及修复原理着手，介绍目前自修复材料涂层的发展及应用。

自修复材料领域中，主要分为本征型自修复高分子材料以及复合型自修复高分子材料。

前一种是指材料本身具有修复性能，经定型后，性质稳定，但制备工艺较为复杂，成本较高；后一种是指在具有导电性质的聚合物中掺杂可修复的微胶囊或者在具有修复性能的聚合物中形成导电纳米颗粒，进而达到修复效果，生产周期短，效益高。

下面对这两种修复材料进行详细的说明。

本征型自修复高分子材料是一类在外部力量或者外加能量作用时，高分子基体受到一定程度破坏后可以在没有外加能量与作用力的情况下做到自我愈合的材料。

目前，国内外相关团队都进行了关于自修复材料的大量研究，开发的自修复聚合物材料主要分为两种，以其中修复的键为区分依据，分为带有可逆共价键的自修复材料和带有可逆非共价键的自修复材料。

分别以基于酰腙键型的自修复材料和基于氢键型的自修复材料为例。

基于酰腙键型的价键自修复材料的机理，是醛基与酰肼反应生成的酰腙键断裂后可自发生长。

修复时，pH值发生变化时，酰腙键会发生断裂和重组，其在宏观上就表现为了材料的自修复行为。

氢键型自修复材料是通过在高分子中引入可逆氢键来实现自修复的一类高分子材料，此类材料分子量较高，修复效率快。

该类自修复材料在加热条件下完成自我修复，修复方式简单快捷，发展及应用前景较好。

除上述所说的两种修复材料外，还有基于双硫键型的自修复高分子材料，基于氮氧键型的自修复高分子材料，基于Dieal-Alder (DA) 型的修复高分子材料，基于超疏水型自修复高分子材料，基于离子作用的自修复高分子材料，基于配位键金属有机自修复高分子材料，前三种属于可逆共价键类型的材料，后两种为可逆非共价键类型的材料。

与本征型的自修复高分子材料不同，复合型的自修复高分子材料是通过在高分子基体中加入固化剂使破裂处的位置迅速固化从而实现自修复效果的。

固化剂的添加方式有很多种。

其中较为普遍且易于操作的有两种：一种是在高分子基体中直接埋置微胶囊；第二种则是在在高分子基体中加入仿生人体血管一类的仿生结构，当高分子基体在受冲击破裂时，仿生血管破裂，流出固化剂使得在破裂处自行修复。

前一种最主要的特点便是其只可以修复一次，为弥补前一种修复方式的不足，便出现了仿生人体血管型自修复材料，其修复原理与第一种相同，改变的时固化剂的填充方式，经测试评价，该材料的自我愈合效果显著，可以进行多次的自我疗伤，其修复率都高达50%以上，重复次数大于7次。

自修复材料的应用十分广泛，作为涂层是其中一种最为高效的利用方式。

其大到应用于航空航天，小到应用于手机等电子产品，其产生的效益都十分巨大。

以最近几年的应用为例，2015年一月LG G Flex 2手机发布，其中的一个亮点便是其搭配了可自我修复的手机后壳，虽然按照官方说提供的材料来看，其修复方式与上文所提到的修复方式具有一定的差异，但其效果依旧使得该款手机在CES2015大会上吸引了众多媒体。

自修复，意味着手机更好的抗磨损性能，无论是后壳，还是屏幕的疏油层，都是自修复涂层的应用方式，且能带来
可观的效益。

以美国伊利诺伊大学的团队的研究成果为例，该团队将液体修复性材料注入塑料聚合物内，当材料开裂时，被注入的修复性材料就会释放出来，同时发生一系列的化学反应，从而使塑料的两个表面重新聚合，这样能保证原材料恢复75%左右的平整度。

英国布里斯托大学的教授在谈及这项技术时透露，“光”可能将在这项技术的应用中扮演重要角色，“当你的手机屏幕受到划伤时，你可以将手机放置在窗口的阳光下，24个小时后手机上的划痕就可能已经自我修复了。

实验证明了自修复材料在商用方面的巨大的价值。

产品有使用，就不可避免的存在损耗问题，自修复材料可以在很大程度上减缓这种损耗，延长产品的使用寿命，从而为社会节约了大量的资源，因此无论是从经济方面、还是从社会方面，自修复材料，包括自修复涂层拥有着极大的发展及应用价值。