【中国观察北京时间2025年08月26日讯】美国德州一所高校研发出具有革命性意义的新材料，其抗拉强度达到钢铁的数倍，密度却低于铝，且具备自我修复与循环利用的特性。这项技术突破为国防、航天和汽车工业带来全新可能性，或将重塑高附加值制造领域的发展路径。
当前航空航天、汽车及国防领域虽普遍采用高强度耐磨材料，但材料仍会因高温、湿气、电磁辐射、化学腐蚀及机械应力等因素导致性能衰减。为此，材料学家致力于开发具备抗降解、长寿命或自修复特性的新型材料。
美国德州农工大学与塔尔萨大学研究团队通过将37%的芳香族热固性共聚酯（ATSP）与63%碳纤维复合，成功研制出ATSP碳纤维复合材料。该材料不仅具备钢铁级韧性，重量却比铝轻，且能实现反复损伤后自动愈合。
相较于传统碳纤维增强聚合物（CFRP），该材料显著降低了维护成本，同时保留了传统塑料的可回收性。研究成果发表于《大分子》和《复合材料杂志》等权威期刊。
ATSP作为玻璃体聚合物（vitrimers）的新型材料，兼具热塑性塑料的柔韧性与热固性塑料的化学稳定性。研究人员发现，将材料加热至约160°C可触发玻璃化转变，激活分子链移动；提高至更高温度则可实现分子交换与愈合。
在280°C高温下持续加热两小时后，材料经两次完整损伤修复循环后，断裂韧性达到300 J/m²。但经历第五轮压力测试时，机械疲劳导致修复效率下降20%，不过其化学稳定性仍远超现有材料。
研究团队通过先进仪器分析发现，材料在反复损伤后会产生局部机械磨损产生的微小碎片，影响愈合效果。该材料可在202°C至490°C范围内保持稳定，超过临界温度后ATSP会先分解，碳纤维随后快速分解。
研究人员将该材料比作人体皮肤，可拉伸、愈合并承受多次压力循环。其修复过程会"记住"原始形态，甚至比初始状态更稳固。纳拉吉博士指出，这种材料无需复杂机械热处理即可修复，未来有望取代传统塑料。
该研究获得空军科学研究办公室（AFOSR）资助（编号FA9550-22-1-0496）及土耳其科学技术研究理事会（TUBITAK）支持，旨在推动美国国防与工业发展。
