美國的科學家們設計了一種碳纖維塑料複合材料，這種材料不僅能像皮膚一樣自我修復，還能在加熱時恢復到原始形狀，並且在強度上超越鋼材。這種新的可回收材料被稱為芳香熱固性共聚酯（Aromatic Thermosetting Copolyester，簡稱ATSP），由德克薩斯農工大學與塔爾薩大學的研究人員共同開發。這項研究得到美國國防部的資助，由德克薩斯農工大學航空工程系的納拉吉（Mohammad Naraghi）博士領導，這項研究為國防、航空和汽車行業的變革性應用鋪平了道路。
納拉吉博士表示，這種材料不僅超耐用，而且具有適應性。他指出，從受損飛機的按需修復到提高車輛乘客安全的設計，這些特性使其在未來的材料和設計創新中具有極大的價值。ATSP獨特的鍵交換化學使得組件能夠通過簡單加熱來修復裂紋和變形，從而將其恢復到接近原始的強度，甚至有時能夠提高強度。根據納拉吉的說法，在航空應用中，極端的應力和高溫可能導致材料的危險損壞，當損壞影響到飛機的關鍵部件時，機組人員可以利用這種按需自我修復技術恢復功能。
此外，這項技術在提升汽車安全設計方面也顯示出潛力。據報導，這種材料可以在碰撞後恢復車輛的形狀，更重要的是，通過保護乘客來大幅提高安全性。納拉吉博士展示ATSP這種碳纖維智能塑料的圖片顯示，這種材料可回收，是傳統塑料的更可持續替代品。其化學結構在多次重塑循環中保持穩定，成為減少廢物而不妥協可靠性的強有力候選者。
ATSP屬於新興的維特里默（vitrimer）類材料，兼具傳統塑料的最佳特性。納拉吉進一步解釋說，這類材料將熱塑性柔韌性與熱固性穩定性結合在一起。因此，當與強碳纖維結合時，便能獲得比鋼材強度高數倍但重量卻輕於鋁的材料。當加強不連續纖維時，維特里默能夠多次重塑、壓碎並模具成新的形狀，而其化學結構並不會降解。
為了研究ATSP的自我修復和形狀變化能力，研究人員進行了循環蠕變測試，通過反覆拉伸和釋放材料來測量其儲存和釋放應變能量的能力。研究中使用循環加載識別出兩個關鍵溫度：第一個是玻璃轉變溫度，在這個溫度下，聚合物鏈能自由移動；第二個是玻璃化溫度，這時鍵結變得活躍，能夠實現修復、重塑和恢復。在一項試驗中，他們將複合材料加熱至約320華氏度（160攝氏度）以觸發形狀恢復。結果顯示，ATSP樣品在數百次應力和加熱循環中未出現故障，並且在修復過程中變得更加耐用。
在另一項實驗中，他們將受損樣品暴露於536華氏度（280攝氏度）之下，經過應力測試後，經過兩次完整的損壞修復循環，材料幾乎恢復到滿強度。到第五個循環時，由於製造缺陷造成的機械疲勞，修復效率下降至約80%，但化學穩定性仍然保持不變。納拉吉教授在新聞發佈會中表示，這種材料就像皮膚一樣可以拉伸、修復並恢復到原始形狀，變得比最初製造時更耐用。這項突破不僅代表著一種新材料，更是科學與戰略合作能夠創造出演變和適應的塑料的藍圖。納拉吉強調，通過試驗和錯誤、合作與夥伴關係，才能將令人興奮的好奇心轉化為有影響力的應用。這項研究已發表在《高分子》（Macromolecules）及《複合材料期刊》（Journal of Composite Materials）上。
