北卡罗来纳州立大学的研究人员开发出一种能够对其自身结构性损伤进行超过一千次修复的纤维增强聚合物复合材料。FRP复合材料由层状的玻璃纤维、碳纤维或其他纤维与聚合物基体制成，因其强度重量比高而被广泛用于风力涡轮机、飞机和航空航天飞行器。然而，这些材料中一种常见的失效模式是层间分层，即裂纹将纤维层与周围基体分离开。北卡罗来纳州立大学的研究着眼于通过在纤维增强层上加入一种热塑性修复物质——以3D打印的方式作为中间层——来解决这一问题。

结果是：与标准复合材料相比，其抗分层能力提高了两倍或四倍。真正的创新之处在于，当复合材料内部的通电碳基层受到损伤时会产生热量。这导致部分热塑性中间层融化并渗入裂缝，从而使分层的界面重新粘合。北卡罗来纳州立大学研究人员针对航空航天、能源和交通领域使用的结构复合材料中的分层失效问题，采用3D打印中间层作为解决方案。自动化测试使材料经历5厘米的分层，随后在40天内进行1000次重复的自修复循环。研究团队称性能结果比他们之前的记录高出一个数量级。“由于我们的复合材料一开始就比传统复合材料坚韧得多，这种自我修复材料至少能抵抗500次循环的裂纹扩展，性能优于目前现有的层压复合材料。并且，尽管其层间韧性在反复修复后确实会下降，但下降速度非常缓慢，”该研究的合著者、博士生Jack Turicek说道。该研究发表在《美国国家科学院院刊》上。根据修复频率进行的预测表明，如果每季度修复一次，这种材料可持续使用125年；如果每年仅进行一次修复循环，则可使用500年。该研究的通讯作者、北卡罗来纳州立大学土木、建筑与环境工程副教授Jason Patrick表示，这项技术将“显著降低与更换损坏的复合材料部件相关的成本和劳动力，并减少许多工业部门消耗的能源和产生的废物——因为需要人工检查、修理或丢弃的破损部件将减少。”Patrick通过他的公司Structeryx Inc.，在论文发表时已将该技术进行授权。