[发明专利]一种评估聚合物基自修复膜自修复极限的方法

说明书

本发明涉及一种评估聚合物基自修复膜自修复极限的方法，将聚合物基自修复膜循环进行刻蚀—自修复—测量过程，直至测量结果超出规定；记录循环次数N，即记为该聚合物基自修复膜自修复极限；所述测量结果超出规定是指自修复后聚合物基自修复膜的上表面粗糙度值D大于阈值K或者裂纹形貌目视有明显裂纹：所述裂纹结构由多个相同的且具有一定间距的裂纹构成，每个裂纹的尺寸用直径和深度或者宽度和深度表示；所述的特定裂纹结构是指每个裂纹的直径、宽度或者深度大于等于100nm。本发明的方法，能够精确地制备出可控尺寸的裂纹，从而保证方法的标准性；能在同一样品、同一区域进行多次重复形貌裂痕的损伤/愈合用以评估其自修复极限。

技术领域

本发明属于复合材料评价技术领域，涉及一种评估聚合物基自修复膜自修复极限的方法。

背景技术

具有自修复功能的聚合物基复合材料可以模仿生物体损伤自愈合的机理对材料加工或对使用过程中肉眼难以发现的微观裂纹进行自修复。而自修复材料的应用范围极为广泛，包括军用装备、电子产品、汽车、飞机、建筑材料等领域，其中以其在智能手机和平板电脑屏幕上的应用最受关注。目前的研究已经探索了聚合物基复合材料的自修复过程，但几乎没有关于聚合物基自修复膜自修复极限的研究。而当前许多应用领域需要预先知道材料的自修复极限，这样可以避免资源与资金的浪费，这是因为自修复极限决定着材料的安全性和使用寿命，例如，在过去，一旦手机屏幕破损，用户不得不将之丢弃，这样势必会造成浪费。如果我们能对材料的自修复极限进行预先研究和评估，那么不仅对进一步改善材料在传感、纳米界面工程等领域的自修复性能具有重要的指导意义，而且对于消除安全隐患、增强材料的强度和延长材料的使用寿命具有重大意义。

现在的研究大多数使用手术刀或刀片切割出裂纹以研究它们的自修复能力。但是，这种方法只能定性地研究材料的自修复，没办法给出具体的自修复极限，比如经过多少次损伤/修复之后不再能进行自修复。

因此，有必要开发一种方法系统地研究聚合物基自修复材料的自修复极限，这将为解决当前航空航天、电子科技等高新技术领域的潜在危害提供新的技术手段。

发明内容

本发明提供一种评估聚合物基自修复膜自修复极限的方法，具体是：首先在聚合物基复合材料上构建周期性的纳微米尺寸的裂纹结构，然后根据聚合物基自修复膜的材料特性在相应的条件下比如特定的外在刺激下进行自修复，不断重复上述的裂纹/自修复的过程，直至裂痕最后不能修复成平整的膜层或不能自修复，通过所能进行的损伤裂纹/修复循环次数来评估其自修复极限。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种评估聚合物基自修复膜自修复极限的方法，将聚合物基自修复膜循环进行刻蚀—自修复—测量过程，直至测量结果超出规定；记录循环次数N，即记为该聚合物基自修复膜的自修复极限，具体步骤如下：

(1)刻蚀：对聚合物基自修复膜进行刻蚀使得聚合物基自修复膜上表面形成特定裂纹结构；

(2)自修复：将刻蚀后的聚合物基自修复膜静置进行自修复；

(3)测量：得出自修复后的聚合物基自修复膜的裂纹形貌和上表面粗糙度值D；

当裂纹形貌目视无明显裂纹且D小于等于阈值K时，该自修复膜重复步骤(1)～(3)，并且重复的步骤(1)中所形成的裂纹结构与第一次所述特定裂纹结构相同，即尺寸相同；

所述测量结果超出规定，即当裂纹形貌目视存在明显裂纹或者D大于阈值K，则停止步骤循环，记录到上一次循环的次数，即得到步骤(1)～(3)的循环次数N；

该循环次数N是指裂纹形貌和上表面粗糙度满足要求的循环的次数；

所述特定裂纹结构由多个相同的且具有一定间距的裂纹构成，每个裂纹的尺寸用直径和深度或者宽度和深度表示；所述的特定裂纹结构是指每个裂纹的直径、宽度或者深度大于等于100nm。