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功率技術/新能源  

科學家研發能迅速修復故障電路的自我療癒系統

上網時間: 2011年12月27日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:自我療癒  電路  導電性  美國伊利諾大學  損壞 

美國伊利諾大學(University of Illinois)的研究團隊開發出一種自我療癒(self-healing)系統,能在一瞬間將損壞電路導電性(electrical conductivity)恢復;該研究團隊是由航太工程教授Scott White與材料科學教授Nancy Sottos所率領,研究成果刊載於學術期刊《Advanced Materials》。

該自我療癒系統有一種儲存在微膠囊(microcapsules)中的液態金屬,當電路損壞時就會被釋放出來,填充破損電路的間隙,讓電流得以恢復。White表示,該研究成果的價值在於是採用微膠囊自我療癒方案、並將之應用於全新功能的首例:「先前的相關研究都是以結構的修復為主,而我們的研究是導電性的恢復,顯示了此概念也能轉移到其他領域。」

在液態金屬迅速填充電路裂縫之前,故障所造成的電流中斷僅會持續幾微秒(microseconds);研究人員證明,其實驗樣本中有九成能自我恢復到原始導電性的99%,甚至在使用較少量微膠囊的情況下。而且該種自我療癒系統還有局部化(localized)與自發性(autonomous)的優勢。

研究人員指出,由於微膠囊是在電路裂縫出現時才會被打開,所以修復功能只會在損壞點發生。此外,這種修復功能不需要人為介入或診斷,因此對於不可能為了修復而做破壞的應用來說是一大福音,例如電池內的電路;也很適合尋找故障發生來源特別困難的應用,例如航空器或是太空船。

自我療癒系統示意圖
自我療癒系統示意圖

「在航空器內,特別是國防用的航空器,通常有長達數哩的導電線路;」Sottos表示:「你不會總是知道故障在何處發生,因此採用能自我療癒的元件是很理想的──就算我們無法得知故障處,它們會自己知道何處損壞。」

接下來研究人員打算進一步最佳化該系統,並拓展微膠囊的性能、讓導電性可以被控制;研究人員對於將該微膠囊自我療癒方案應用於電池內特別有興趣,期望能改善其安全性與延長其壽命。這項研究是由美國能源部所贊助。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Self-healing system repairs broken wires, traces,by Julien Happich)





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