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题名新型航空航天自修复涂层技术研究进展及其未来展望
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作者
薛名山
郭敬潇
洪珍
殷祚炷
罗一丹
谢婵
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机构
南昌航空大学材料科学与工程学院
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出处
《航空制造技术》
北大核心
2025年第18期48-61,共14页
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基金
国家自然科学基金(12264030)
江西省重点研发计划(20212BBE51021)。
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文摘
飞机、卫星、空间站等航空航天装备经受极端温度交变、原子氧侵蚀、紫外辐照及局部腐蚀介质(如Cl^(-))渗透等多场耦合环境,表面防护涂层易发生机械损伤与化学失效。传统修复手段因精度不足与工况适配性差,难以满足复杂装备的防护需求。自修复涂层通过仿生修复机制设计,在损伤区域触发定向修复响应,为装备延寿提供了创新解决方案。本文系统介绍了外源型与本征型自修复涂层的技术特征,重点论述了自修复涂层在典型航空航天环境(如发动机热端部件抗热震涂层、空间站舱体抗原子氧涂层)与特殊工况(沿海机场高湿高盐环境机身防护)中的工程应用突破,揭示了“损伤感知-修复触发-性能再生”的跨尺度作用机制,并指出环境自适应修复、原位监测集成与多机制协同将是该领域未来发展的核心方向。
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关键词
航空航天
自修复涂层
新型材料
仿生材料
多功能集成
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Keywords
Aerospace
Self-healing coatings
Novel materials
Bio-inspired materials
Multifunctional integration
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分类号
V257.2
[一般工业技术—材料科学与工程]
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题名自修复功能复合涂层及其在航空领域应用前景
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作者
李明玮
方亮
陆春华
许仲梓
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机构
南京工业大学材料科学与工程学院
南京工业大学
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出处
《航空制造技术》
北大核心
2025年第18期88-102,共15页
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基金
江苏省基础研究计划(自然科学基金)-面上项目(BK20191364)。
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文摘
随着航空航天装备对轻量化、智能化和长寿命需求的提升,自修复功能复合涂层(Self-healing functional composite coatings,SHFCs)因其动态损伤修复机制与多功能协同特性,成为应对极端环境挑战的关键技术之一。本文系统综述了自修复涂层的分类、修复机理及其在航空领域的功能化应用。自修复涂层分为外援型与本征型,其中,外援型通过微胶囊或中空纤维储存修复剂,实现损伤的物理填充或化学修复;本征型基于动态共价键(如Diels-Alder键、二硫键)或非共价键(如氢键、金属配位),通过分子链重组实现多次自愈。在此基础上,重点探讨了功能化自修复涂层的协同设计策略,包括防腐-自修复涂层、超疏水-自修复涂层、导电/电磁屏蔽-自修复涂层。未来研究需进一步优化动态化学键响应效率、解决大规模制备工艺瓶颈,并拓展其在极端温度、辐射等复杂场景的应用,为航空航天装备的可靠性与智能化发展提供革新方案。
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关键词
自修复功能复合涂层(SHFCs)
航空航天
防腐蚀
超疏水
润滑
导电
电磁屏蔽
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Keywords
Self-healing functional coatings
Aerospace
Anticorrosion
Superhydrophobic
Lubricity
Conductivity
Electromagnetic shielding
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分类号
V257.2
[一般工业技术—材料科学与工程]
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题名自修复环氧树脂涂层及其在航空航天领域的应用
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作者
高文通
戈嗣诚
李承辉
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机构
南京工程学院材料科学与工程学院
北京空间机电研究所
南京大学化学化工学院
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出处
《航空制造技术》
北大核心
2025年第18期74-87,102,共15页
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基金
国家自然科学基金杰出青年基金项目(22425106)
面上项目(22271139)
航天进入减速与着陆技术实验室开放基金课题(EDL19092206)。
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文摘
随着航空航天装备服役环境日趋复杂化和极端化,传统环氧树脂涂层面临微裂纹扩展与防护性能劣化的技术瓶颈。自修复技术能够赋予环氧涂层损伤自主修复能力,显著降低失效风险。本文综述了本征型与外援型自修复环氧树脂涂层的设计原理及最新研究进展,剖析了动态共价键和非共价键的可逆修复键合机制,探讨了微胶囊和有机框架结构等载体型外援修复技术的修复增效原理。同时,针对航空航天领域应用场景下面临的强辐射和高摩擦耐受性不足、修复能量供给和损伤感知能力不足等挑战和未来发展进行了总结与展望。
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关键词
自修复涂层
环氧树脂
本征型自修复
外援型自修复
航空航天防护
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Keywords
Self-healing coatings
Epoxy resin
Intrinsic self-healing
Extrinsic self-healing
Aerospace protection
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分类号
V257.2
[一般工业技术—材料科学与工程]
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题名界面形貌对自修复热障涂层残余应力分布的影响
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作者
赵伟玲
王亮
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机构
中国科学院上海硅酸盐研究所
中国科学院大学
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出处
《航空制造技术》
北大核心
2025年第18期62-73,共12页
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基金
国家自然科学基金面上项目(52375222)。
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文摘
在通过等离子喷涂制备自修复热障涂层时,由于喷涂喂料尺寸的不均匀性、雾化及融化状态、飞行轨迹以及在基材上铺展行为的差异,都会导致涂层内部以及不同层之间出现一定程度的起伏,自修复热障涂层界面处呈现不规则不均匀的几何结构特性,也进一步使得界面处应力分布不均,导致自修复热障涂层在随后的服役过程中容易发生翘曲或分层剥落失效。利用有限元软件模拟界面处微观形貌的改变对涂层内部及界面处残余应力的影响,建立余弦理想界面模型发现,当界面Ⅰ(陶瓷顶层与自修复层的界面)、界面Ⅱ(自修复层与粘结层的界面)的波长L增大时,界面Ⅰ、Ⅱ的最大S22拉压应力都减小;当界面Ⅰ、Ⅱ的振幅A增加时,应力同时受到界面粗糙度和界面缓冲应力的影响,残余应力不随A的变化单调变化。改变上下界面波峰与波峰之间的相位偏移量d,探究界面交互作用的影响,界面Ⅰ的微观结构特征对界面Ⅱ波峰处的拉应力影响较大,当界面Ⅰ的波谷朝向界面Ⅱ的波峰时,这种形貌模式可以使界面Ⅱ的最大拉应力降低25.7%,避免界面产生过大的应力。依据界面处的应力状态,进一步系统探究了涂层的失效机理,为自修复热障涂层界面的优化调控及其加工工艺的优化设计提供更为全面的理论指导。
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关键词
热障涂层(TBCs)
自修复
界面形貌
有限元
残余应力
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Keywords
Thermal barrier coatings(TBCs)
Self-healing
Interface topography
Finite element simulation
Residual stress
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分类号
V257.2
[一般工业技术—材料科学与工程]
TB381.9
[一般工业技术—材料科学与工程]
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