這是什麼？
自癒合材料利用嵌入的微膠囊自主修復損傷。當裂紋出現時，膠囊破裂釋放液態修復劑，填充損傷並固化以恢復結構完整性——就像在合成材料中設計的生物傷口癒合反應。
為什麼重要：自癒合材料可以在微損傷發展為災難性故障之前自主修復，從而大幅延長基礎設施、車輛和電子產品的使用壽命——降低維護成本、提高安全性，並使偏遠地區的結構成為可能。
📖 深入了解
類比 1
想像一下當你被紙割傷時你的皮膚。血液流向傷口，形成痂，新的組織在下方生長，直到傷口消失。自癒材料的工作原理相同：當出現裂縫時，嵌入材料中的微小膠囊會爆開，釋放出一種液體“膠水”，流入裂縫中，硬化並密封損壞處，就像預裝在材料本身內部的微型創可貼一樣。
類比 2
想像一下自癒材料，就像塗有魔法塗料的牆壁。油漆裡面隱藏著數百萬個裝滿修補膠的小水氣球。當牆壁被刮傷時，那些小氣球會破裂，膠水會滲出並填充刮痕，然後硬化以匹配原始表面。無需任何人舉手之勞，牆壁就能自行修復——這正是基於微膠囊的自修復塗料的作用。
🎯 模擬器提示
初學者
首先點擊「建立裂縫」或直接點擊畫布以損壞材質網格。
中級
提高溫度以加速癒合反應－較高的溫度會加速化學固化。
專家
催化劑濃度直接影響固化時間－濃度越高，鍵結速度越快，但可能較弱。
📚 術語表
🏆 關鍵人物
Scott White (2001)
伊利諾大學教授展示了第一個使用微囊癒合劑的自主自癒聚合物
Ludwik Leibler (2008)
ESPCI 巴黎研究人員利用超分子化學（vitrimers）創造了自修復橡膠
Zhenan Bao (2012)
史丹佛大學教授利用動態氫鍵開發自癒電子皮膚
Sybrand van der Zwaag (2007)
代爾夫特理工大學教授將跨材料類別的自癒材料設計原理系統化
Nancy Sottos (2007)
UIUC 研究人員共同開發了模擬生物修復的血管自癒複合材料
🎓 學習資源
- Autonomic healing of polymer composites [paper]
展示第一篇自修復結構聚合物的里程碑論文（《自然》，2001 年） - Self-healing materials: a review of advances [paper]
涵蓋內在和外在自癒機制的全面綜述（材料研究年度回顧，2010） - Autonomous Materials Systems Group [article]
UIUC貝克曼研究所自修復材料研究小組 - Self-Healing Materials [article]
《自然》雜誌自修復材料研究文章合集