金属材料自愈能力相对于生物体的独有特性

从历史上看解决金属材料可靠性问题一直是金属材料科学家和工程师的一个古老和长期的追求，因为他们的影响金属材料安全。考虑到结构金属材料由于微裂纹等损伤的扩散而不可逆地随时间降解，其增长最终导致失效。而且大多数时候，这些内部缺陷或损伤都是深藏在金属材料内部的，很难察觉和修复。最近，人们对具有自愈能力的金属材料产生了极大的兴趣，因为这种性能可以潜在地延长金属材料的使用寿命，最小化更换成本，提高产品的安全性和可靠性。因此，拥有具有内在自我修复能力的金属材料——一种仿生愈合功能，可以避免失败，并延长组件和结构的使用寿命。

尽管金属材料自愈能力是生物起源的生物体的独有特性，不容易在非生物材料中实现，但人们正在不断努力模仿天然材料，并将自愈能力集成到聚合物和聚合物复合金材料中。自工程愈合性能用于封闭和愈合材料在使用过程中产生的裂缝，已在胶结材料和聚合物材料中描述。自修复方法主要是通过表面改性或通过与镍钛合金等其他智能材料创建复合金材料而获得的，这些方法被用于金属和其他无生命材料中。例如，通常保护铝(Al)和钛(Ti)等金属表面不受腐蚀的氧化膜的损伤，可以通过空气中的再氧化来修复，这可以看作是一种自我修复形式。通过将焊锡材料封装到金属基体中获得的自愈合性能也得到了鉴定。

在金属材料和其他一些析出形成系统进行适当的热处理后，也观察到了商业铝合金的自愈合行为。愈合可以通过外部能量来源来启动，如子弹穿透[17]的情况所示，弹道冲击通过允许离聚物的自愈合导致材料局部加热。已经开发了几种不同的策略来传授自愈功能，近年来，涉及自愈材料各个方面的出版物数量显著增加。总的来说，绝大多数的文章都是关于高分子复合材料和水泥材料的。金属系统领域的研究仍处于起步阶段。然而，自愈合金属材料(如钛)的出现要求具有生物相容性，并在此进行了探索，这为传统上由金属材料主导的金属和生物特性的理想结合提供了一个令人兴奋的范例。根据愈合方法的不同，金属系统的自愈合可以分为两类:(i)内在的，能够愈合裂缝或修复金属本身的损伤;(ii)外在的，必须预先嵌入愈合剂。