（1）在遭受到損傷后，首先是產生一個刺激信號，基本上與損傷同步發生。對于人體而言，就是一系列的生理反應，疼痛，信號從損傷處到大腦的傳遞等，我不是生物專業，不敢妄言。
（2）第二步就是講材料轉移到受損傷部位，比如你蹭破了皮，會長出一塊新的，這無疑需要新的皮膚組織的合成。
（3）第三步就是一系列化學修復過程。
對于自修復材料的研究，也是通過模仿生物體的自修復過程來展開的。因此，材料的自修復過程大致也由以上3個過程組成。簡單粗暴一點劃分的話，可以把材料分為金屬材料，高分子材料，無機非金屬（陶瓷）材料。以下從這三個方面簡單的介紹self healing material 的發展狀況。
1.高分子材料
對于高分子材料的自修復是研究最多的。這里面我認為又可以大致分為兩類。一種是從結構上去完成自修復過程，比較典型的就是 空心管方法【2】 和 膠囊方法【3】。
空心管方法，顧名思義，就是制備一種具有空心管狀結構的材料，比如橡膠強化材料，在網狀孔中都填充著單體。當損傷發生時，管道也會裂開。其中的單體就會流出，填充到裂縫中。某些管路會填充更加結實的單體，那么裂縫就會和單體相互混合，使得裂縫得以愈合。而微囊修復與空心管方法是類似的。單體被包裹在膠囊中并埋入熱固性塑料里。當裂縫遇到膠囊時，膠囊破裂，單體將流出并修復裂縫。為了使這個過程能在室溫時發生，同時為了使反應停留在單體反應級別，催化劑也會一同包埋在熱固性材料中。催化劑能有效降低能壘并且使反應不需要額外的熱量就可以進行。這種膠囊（經常由蠟制成）包裹的單體經常和催化劑單獨包裝。直到裂縫催化反應的進行。【4】
另外一種則是可逆的自修復，也叫內修復。而這個過程一般是由材料本身的鍵型以及其相關的反應形成的。
Wikipedia上是這么解釋的：自修復系統是一種可以將分子恢復到原始狀態的高分子層面上的系統。不論它是均聚物，低聚物或是非交聯網狀結構的。因為這種高分子在常溫下是穩定的，所以需要一個外在的推動力來促使恢復系統工作。對于一個能自修復的材料，假如這個材料是被熱損傷而想要恢復原先的組成，那么在在制造該分子的條件下它就然能恢復到它的高分子形態。我能想到的，瀝青就是一個比較簡單的例子，在收到損傷之后，加熱或者受壓，可以對裂紋進行修復。這個應該比較好理解了，另外可以參考下面的視頻，youtube翻墻可見。【5】
2.陶瓷材料
這方面的研究這幾年也比較火熱。大概3年前還在本科的時候，參加過荷蘭代爾夫特工業大學(delft)的一個workshop，其中一個教授的研究方向就是自修復陶瓷材料，跟他有過少許交流，查了他的幾篇文獻，所以僅以他的工作來介紹自修復陶瓷材料.這個是TUDelft現在正在進行的一個項目簡介。【6】http://www.sambaproject.eu/。頁面中有介紹視頻，翻墻可見。英語語速非常慢，一定能聽懂。簡單來概括一下的話，就是這個項目的主要研究對象是自修復熱障涂層。self-healing thermal barrier coatings。其原來可以簡單的由以下一張圖概括。
如圖所見，也是采用了類似膠囊修復的原理。熱障涂層在工作環境下受到熱應力或者其他應力的作用下會產生微裂紋，如果裂紋擴展到膠囊處（case A），膠囊破裂釋放修復物質（這里一般是金屬或合金），裂紋就不能夠繼續擴展，保護了材料。而如果像（case B）那樣，裂紋繞過了膠囊，則自修復無法發生。所以研究人員要做的事情，很簡單。就是想法設法讓case A發生，避免case B發生。當然，這是另外一個比較大的話題，這里不再詳細解釋。
而另外一種self healing ceramics則是利用陶瓷材料在受熱等環境后的化學變化來實現的。比如同樣是代爾夫特工業大學的研究。【7】材料是Ti2AlC 和 Ti3AlC2陶瓷，對已經有裂紋的材料，在1100攝氏度選擇性氧化之后，基體材料被氧化成了Al2O3和TiO2,可以看到材料被部分修復。而材料的性能也被部分修復。同樣，mutiple healing的研究他們也做了， 有興趣的可以參考文獻【8】
3.金屬材料
這個方面的研究還比較少。但是也還有有一些令人欣喜的進展。我能查到的做的比較好的是MIT的工作。可參見一下網頁和視頻【9】【10】【11】，發表的論文為【12】。概括一下的話，就是MIT的研究人員在實驗中發現了，當nickel sheet（鎳薄片）在受到壓力作用下時，在晶界處的裂紋可以被材料本身所修復。如圖所示。
結果還是很有趣的。而其修復的機理，是通過晶界的移動來實現的。需要指出的事，這里所談到的金屬self healing的裂紋，是nano級別的，也就是說肉眼甚至普通光學顯微鏡肯定是不可見的。其self healing也是在原子級別的。而之前所講的高分子和陶瓷材料自修復的案例中，裂紋都是micro級別，用光學顯微鏡甚至肉眼可見的。比這里的金屬裂紋要大了幾個數量級。所以他們的機理也是截然不同的。但是金屬中這種nano級別的裂紋，一般被認為是宏觀裂紋形成的種子（seed），所以這里的研究對于宏觀裂紋產生，已經將來可能的self healing也是有著重大意義的。另外NASA【13】也做了一些有趣的工作。
從圖中可以看出，他們的研究材料是Sn-Bi matrix reinforced with Ni-Ti SMA wires，修復的過程是通過升溫使基體部分液化，從而達到了self healing的過程。而裂紋的長度也達到了cm級別。
總結：
對于高分子材料的self healing研究最多最廣泛，很多已經應用到了實際的生活中去。而陶瓷材料的自修復也是通過構造復合材料或者通過相變來實現的。金屬自修復的報道目前較少。
【2】Pang, J. W. C.; Bond, I. P. (2005). “A Hollow Fibre Reinforced Polymer Composite Encompassing Self-Healing and Enhanced Damage Visibility”. Composite Science and Technology 65 (11–12): 1791–1799.
【3】White, S.R.; N. R. Sottos, P. H. Geubelle, J. S. Moore, M. R. Kessler, S. R. Sriram, E. N. Brown & S. Viswanathan (2001-02-15). “Autonomic healing of polymer composites”. Nature (PDF) 409 (6822): 794–797
【4】White, S. R.; Delafuente, David A.; Ho, Victor; Sottos, Nancy R.; Moore, Jeffrey S.; White, Scott R. (2007). “Solvent-Promoted Self-Healing in Epoxy Materials”. Macromolecules 40 (25): 8830–8832.
【5】https://www.youtube.com/watch?v=1i3yoK0C9Ag
【6】http://www.sambaproject.eu/
【7】G.M. Song et al. Scripta Mat. 58 (2008) 13-16
【8】S.B. Li, J. European Cer. Soc., 32 (2012) 1813-1820
【9】MIT’s self-healing metal fixes tiny flaws before they can create massive problems
【10】Metals That Mend Themselves
【11】https://www.youtube.com/watch?v=E9poznjfOLA
【12】Healing of Nanocracks by Disclinations，Phys. Rev. Lett. 111, 145501 – Published 2 October 2013
【13】Manuel, M.V, Principles of Self-Healing in Metals and Alloys: An Introduction, Chapter in Self-Healing Materials: Fundamentals,Design Strategies and Applications, Ghosh, S. K., Ed. Wiley: 2008;
來源：知乎；作者：崔望
