廣泛用于電力系統的聚合物復合材料不可避免地會因環境應力而老化，材料表面會出現硬化、粉化、甚至宏觀裂紋。這些損傷不但會影響材料的力學與抗污特性，還會改變材料表面沿氣-固界面的電場線分布而導致電力系統故障。室溫硫化硅橡膠(RTV)等常規物理涂覆方法僅能實現表面裂紋覆蓋，“治標不治本”；同時，大量使用可能伴隨副產物的產生與釋放，對環境造成污染。
近日，南京工業大學方志教授課題組在《Chemical Engineering Journal》期刊上發表了題為“Plasma-electrified repair of damaged polymer composites for surface crack healing and insulation recovery”的文章（DOI: 10.1016/j.cej.2022.137754）。這篇文章給出了一種基于Ar/H2O/PMDMS低溫等離子體射流的材料表面裂紋修復方法，用于受損硅橡膠(SIR)復合材料表面裂紋修復與絕緣性能恢復；評價了等離子體修復對裂紋形貌、機械強度和電學性能的影響；提出了等離子體修復過程中裂紋愈合的多相反應路徑，分析了等離子體修復材料表面裂紋并提高其絕緣性能的機理。
圖2 宏觀與微觀尺度下的裂紋愈合過程:(a) 原始裂紋，(b) 修復1 min， (c) 修復6 min， (d) 修復10 min (e) 原始裂縫，(f) 修復1 min， (g) 修復6 min， (h) 修復10 min
圖3 等離子體修復前后SIR的機械強度
圖4 等離子體修復前后SIR的閃絡電壓
圖5 等離子體裂紋修復的多相化學反應路徑
圖6量子化學計算: (a)分子模擬結構；(b)能級分布；(c)電子云與陷阱限制的電荷遷移。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894722032417
