论文部分内容阅读
不小心割破了手，伤口能够自我愈合，这并不令人惊讶。科学家们当前正在研制一种用于制造宇宙飞船外壳的新型合成材料，这种材料将具有自我修复的功能。
纳米技术与宇宙飞船
在未来20年内，利用纳米技术的新兴产业将会大大改变我们的生活方式。纳米技术包括制造只有几纳米大的微小机器或机器人的技术。一纳米只有一米的十亿分之一。这些纳米机器能够操控原子，制造原子层次的复合材料。由于能进行自我复制，由微小机器或机器人制造的产品价格将非常低廉。
纳米机器最大的用途或许是用来修复合成材料，当材料出现细微裂缝时，纳米机器能通过吸收周围的分子对裂缝进行修补。如果由新型合成材料制成的宇宙飞船的外壳出现了裂缝，被释放出去的纳米机器人就会通过收集宇宙飞船周围的分子来修补裂缝。
科学家们在运用纳米技术之前必须学会如何操控原子。接下来的挑战就是如何为这些纳米机器人编制程序，以便让它们执行特殊任务。
能自我修复的材料
宇宙飞船壳体的损坏常常起源于壳体表面出现的肉眼看不见的微小裂缝。这些细小裂缝还常常隐匿于材料外表下面，因此发现它们就更加困难了。这些肉眼看不见的裂缝一旦形成就会越裂越大，直到材料撕裂。要想阻止这些细小裂缝继续扩大，科学家们就必须使用能觉察伤口并能立即进行自我修复的新型材料。这种自我修复能力能大大延长宇宙飞船的寿命。目前，科学家们已研究出3种新型自我愈合材料：
●合成材料： 这是一种由多种材料合成的新物质，成分较为复杂。
●胶囊式愈合剂：这是一种能黏合合成材料细微裂纹的胶水。这种胶水被密封在遍布整个合成材料的微小气泡中，每立方英寸合成材料中大约有100～200个气泡胶囊。
●催化剂：为了迅速聚合，愈合剂必须与催化剂结合在一起使用。催化剂与愈合剂在发挥作用之前必须保持相互隔绝的状态，直到裂缝出现需要它们进行修复时。
当合成材料出现细微裂缝后，缝隙会渐渐延伸和扩展，不断扩大的裂缝将会撕裂微型胶囊，这样，愈合剂就被释放出来。愈合剂顺着裂缝流出去，最终会不可避免地与催化剂汇合在一起，从而进入聚合过程。聚合过程将会把裂缝黏合在一起。自我修复合成材料在进行自我修复后能达到原来强度的75％。
这种可自我修复的合成材料的市场前景可能远远超出了宇宙飞船的使用范围。国防工程、沿海石油勘探、电子、生物医学等产业每年对这种合成材料的需求量可达2 000多万吨。自我愈合材料还将会应用于我们的日常生活中，像聚合合成材料电路板、人造关节、桥梁支撑物和网球球拍等都适合使用这种材料。
电子系统的自我修复
在远距离太空旅行中，维护飞船上的计算机和电子系统的安全与维护飞船外壳的安全同样重要。目前，美国航天局正在研制一种具有自我修复能力的新型飞行系统。它能够监测电子系统，并能在故障刚发生时纠正系统错误。这种可自我修复的飞行系统将首先用于飞机上，然后再用于宇宙飞船上。
根据美国航天局航空安全计划，研究人员正在研制这种自我修复计算机系统。这种能对操作系统故障进行维修和控制的系统能够在故障发展成不可挽回的事故之前察觉，并阻止事故的发生。计算机安全管理系统将会监测至关重要的部件，阻止并减少事故的发生，提高飞行人员处理故障的能力，减少故障发生时飞行员的工作量。控制故障管理系统包括新型探测和预警装置、显示板、飞行员提示和指导装置，以及当故障发生时阻止事故扩大的控制方法等。这种系统既可用在飞机上，也能用在太空船上。
在不远的将来，我们将会乘宇宙飞船到太阳系的边缘，甚至更远的地方去旅行。因此太空船的安全性能就成为我们最关心的问题。未来的太空船必须具有能够自动检查，并能对潜在的问题及时做出反应的能力。
纳米技术与宇宙飞船
在未来20年内，利用纳米技术的新兴产业将会大大改变我们的生活方式。纳米技术包括制造只有几纳米大的微小机器或机器人的技术。一纳米只有一米的十亿分之一。这些纳米机器能够操控原子，制造原子层次的复合材料。由于能进行自我复制，由微小机器或机器人制造的产品价格将非常低廉。
纳米机器最大的用途或许是用来修复合成材料，当材料出现细微裂缝时，纳米机器能通过吸收周围的分子对裂缝进行修补。如果由新型合成材料制成的宇宙飞船的外壳出现了裂缝，被释放出去的纳米机器人就会通过收集宇宙飞船周围的分子来修补裂缝。
科学家们在运用纳米技术之前必须学会如何操控原子。接下来的挑战就是如何为这些纳米机器人编制程序，以便让它们执行特殊任务。
能自我修复的材料
宇宙飞船壳体的损坏常常起源于壳体表面出现的肉眼看不见的微小裂缝。这些细小裂缝还常常隐匿于材料外表下面，因此发现它们就更加困难了。这些肉眼看不见的裂缝一旦形成就会越裂越大，直到材料撕裂。要想阻止这些细小裂缝继续扩大，科学家们就必须使用能觉察伤口并能立即进行自我修复的新型材料。这种自我修复能力能大大延长宇宙飞船的寿命。目前，科学家们已研究出3种新型自我愈合材料：
●合成材料： 这是一种由多种材料合成的新物质，成分较为复杂。
●胶囊式愈合剂：这是一种能黏合合成材料细微裂纹的胶水。这种胶水被密封在遍布整个合成材料的微小气泡中，每立方英寸合成材料中大约有100～200个气泡胶囊。
●催化剂：为了迅速聚合，愈合剂必须与催化剂结合在一起使用。催化剂与愈合剂在发挥作用之前必须保持相互隔绝的状态，直到裂缝出现需要它们进行修复时。
当合成材料出现细微裂缝后，缝隙会渐渐延伸和扩展，不断扩大的裂缝将会撕裂微型胶囊，这样，愈合剂就被释放出来。愈合剂顺着裂缝流出去，最终会不可避免地与催化剂汇合在一起，从而进入聚合过程。聚合过程将会把裂缝黏合在一起。自我修复合成材料在进行自我修复后能达到原来强度的75％。
这种可自我修复的合成材料的市场前景可能远远超出了宇宙飞船的使用范围。国防工程、沿海石油勘探、电子、生物医学等产业每年对这种合成材料的需求量可达2 000多万吨。自我愈合材料还将会应用于我们的日常生活中，像聚合合成材料电路板、人造关节、桥梁支撑物和网球球拍等都适合使用这种材料。
电子系统的自我修复
在远距离太空旅行中，维护飞船上的计算机和电子系统的安全与维护飞船外壳的安全同样重要。目前，美国航天局正在研制一种具有自我修复能力的新型飞行系统。它能够监测电子系统，并能在故障刚发生时纠正系统错误。这种可自我修复的飞行系统将首先用于飞机上，然后再用于宇宙飞船上。
根据美国航天局航空安全计划，研究人员正在研制这种自我修复计算机系统。这种能对操作系统故障进行维修和控制的系统能够在故障发展成不可挽回的事故之前察觉，并阻止事故的发生。计算机安全管理系统将会监测至关重要的部件，阻止并减少事故的发生，提高飞行人员处理故障的能力，减少故障发生时飞行员的工作量。控制故障管理系统包括新型探测和预警装置、显示板、飞行员提示和指导装置，以及当故障发生时阻止事故扩大的控制方法等。这种系统既可用在飞机上，也能用在太空船上。
在不远的将来，我们将会乘宇宙飞船到太阳系的边缘，甚至更远的地方去旅行。因此太空船的安全性能就成为我们最关心的问题。未来的太空船必须具有能够自动检查，并能对潜在的问题及时做出反应的能力。