伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员从生物循环系统(如血管或树上的叶子)中汲取灵感，十多年来一直致力于开发血管化结构复合材料，创造出重量轻、能够自我愈合和自我冷却的材料。

但现在，研究团队通过利用现成的树脂进行前端聚合，将两天的制造过程缩短到大约两分钟。

在过去的几年里，我们一直在寻找用高性能材料制造血管网络的方法，相关人员说，这是一个真正的突破，在结构材料中制造血管网络，节省了大量时间和能量。

相关人员说，理解他们工作的最简单方法是描绘出一片树叶的组成及其内部通道和结构网络。现在，想象一下叶子是由一种坚硬的结构材料制成的;在内部，流体通过不同的喷口和管道相互连接的血管。在研究人员的复合材料中，这种液体具有多种功能，如在极端环境下冷却或加热。

相关人员说，我们希望创造出类似生命的结构，但我们也希望通过采用一种生物学普遍使用的方法，与现有的基础设施相比，它们能在更长的时间内保持性能。树木拥有从地面运输营养和水的网络，克服重力，并将合成食物从叶子运输到树木的其他部分。液体在两个方向流动，以调节温度，生长新材料，并修复现有材料的整个生命周期。我们试图在非生物系统中复制这些动态功能。

然而，对于自动材料系统集团来说，创建这些复杂的材料一直是一个漫长而艰巨的过程。在之前的自我修复材料的研究中，研究人员需要一个热烤箱，真空，至少一天的时间来创造复合材料。漫长的制造周期包括固化宿主材料，随后燃烧或汽化牺牲模板，留下中空的血管网络。索托斯说，后一个过程可能需要24小时。血管网越复杂，移除就越困难和耗时。

为了创造主体材料，科学家们选择了正面聚合，这是一种反应-热扩散系统，利用热的产生和扩散同时促进两种不同的化学反应。热量是在主体凝固过程中在内部产生的，剩余的热量分解了嵌入的模板，从而制造出血管材料。这意味着研究人员可以通过将两步结合为一步来缩短过程，在没有烤箱的情况下创建血管网络和聚合宿主材料。此外，新工艺使研究人员在创建网络时拥有更多的控制权，这意味着这种材料在未来可能会增加复杂性和功能。

相关人员说，通过这项研究，我们已经弄清楚了如何通过前端聚合来推动血管化来植入血管网络。现在只需几分钟，而不是几天，而且我们不需要把它放进烤箱。

串联聚合和血管化这两个过程让科学家们可以在几分钟内创造出自我修复的结构材料。

当坚固的材料在持续的损伤下保持功能时，比如摩天大楼的建造，自愈材料可以是有益的。但在研究人员的案例中，最有可能的应用是飞机、宇宙飞船，甚至是国际空间站。研究人员解释说，以这种方式生产的材料可以在5到10年内商业化生产，尽管研究人员指出，所有所需的材料和加工设备目前都已商业化。

从计算的角度来看，研究人员解释说，他能够捕获在牺牲模板中发生的前沿聚合和吸热相变。

他说，我们进行了适应性、瞬态、非线性有限元分析，以研究这种竞争，并确定凝胶同时进行前沿聚合和血管化的条件。这项技术将带来一种更节能、更快速的方法来创建具有复杂微血管网络的复合材料。

由于该团队跨学科的发现，动态多功能材料现在比以往任何时候都更容易制造。

相关人员说，这项研究是实验工作和计算工作的结合。这需要来自化学、工程和材料科学等不同学科的团队成员进行同步沟通，以彻底改变传统的非可持续制造策略。

相关人员补充说，集团多年来一直在研究链解聚反应。当我得知团队认识到在热演化聚合反应中产生的热能可以与另一种材料的链解聚合同步，以制造通道时，我很高兴。