會自我修復的車

目前科學家正在研發兩種材料,一種是會自我修復的複合材料,另一種是「氣泡合金」(bubbloy,也叫做「液體金屬海綿」)。這些都可能成為創造出車禍後能自動復原車體的關鍵。
From:科技時代

車子實在太容易東凹一塊西凹一塊了:在大賣場被衝撞的手推購物車撞倒,不然在停車場被停旁邊的白痴開車門時不小心碰到,也會傷到車體。為什麼不用碳纖維複材呢?這種複材比鋼鐵更強、更硬、更輕。不用的原因,其實是因為這種複材有一個嚴重的缺點:很容易在幾乎沒有警示的情況下斷裂。使用一段時間後,震動、撞擊,還有冷熱循環所累積的影響,會在碳纖維複才上形成小裂痕,而這些微小的裂痕(很難偵測出,因為這些裂痕不會出現在表面)最後會產生大裂痕,而引起突然、激烈的損壞。沒有人會希望駛過一個地面的大突起或是大坑後,車子就「碎」了。
但如果複材能像人體受傷後一樣會自我修復的話,那該有多好啊?這也正是史考特懷特(Scott White)在開始想到會自我修復的結構性複材時所想到的問題。懷特是美國伊利諾大學香檳城校區(University of Illinois at Urbana-Champaign)的教授,他說:「你的身體一輩子都持續在進行自我修復。」如果你被割傷,或是撞傷產生瘀青,身體的這個修復過程會自動開始。傷口局部的作用,會送出訊息給附近的血小板細胞和白血球細胞,好讓它們開始作用。懷特說:「我們喜歡這個概念:在裂縫形成時就開始修。」
懷特的研究小組所開發的材質,含有幾百萬個充滿了液體的微膠囊。當裂縫形成時,微膠囊(直徑約0.01公分)的殼便會破裂,釋放出液態的「修復劑」:二環戊二烯(dicyclopentadiene, DCPD,一種聚合物的前驅物)毛細管作用會將這種液體引進裂縫裡面,到了裂縫裡面再和埋在裡面的催化粒子接觸,使液體在幾分鍾內便硬化。車體要是能在裂縫還很小的時候就逮著並補起來的話,便能保持達車體原來強度的90%,因而大幅延長車體的使用壽命。
當然了,當所有膠囊都破了以後,這種材質就不能再自我修復了。懷特的解決方案是使這種材料更接近生物。他說:「我們愈來愈接近生物模式了。人類體內高度發展的體循環模式能傳送的不光是新生和修復所需的材料,還有營養和體內的其他物質。」懷特的研究小組正在開發一種製造技術,能做出內部就藏有循環網絡的材料。「到那時候,我們在那種材料或結構的使用期間內,就能無限量地補充修復劑,這整個系統會包含有一個「心臟」,以將液體灌注到這個網絡各處;另外還有一個補充槽,以讓你定期補充修復劑。」
儘管自我修復複材可能讓這種車體連續駕駛多年都不會有裂痕,但它卻無法修復因為受到嚴重撞擊而造成的傷害。這也就是「氣泡合金」(bubbloy這個字就是來自於「氣泡」〔bubble〕和合金〔alloy〕)能派上用場的地方。氣泡合金材料是加州理工學院(California Institute of Technology)的材料科學實驗室所開發的,是種鈀、鎳、銅、磷組成的泡沫混合物。要是用一把鐵鎚打在氣泡合金做的擋泥板上,它會自動彈回原來的形狀。加州理工學院博士候選人克理斯維茲(Chris Veazey),曾經和同學葛瑞格威爾許(Greg Welsh)一起創造了這種材質,維茲說:「我們認為這種材質可能特別適合應用在車體的潰縮區(就是車子前後被撞到時的吸收撞擊緩衝區)。該是能讓車體變得更安全。」美國有一種「毀車大賽」,就是讓一堆車子對撞,看最後剩下哪一輛車,這種比賽未來可能會因此而變得很不一樣。--mark frauenfelder

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