用碳U米“缝制出”轻质高强的复合材料
2016-8-9 来源:中国聚合物网 点击?/span>
关键词：(x)复合材料 纳c管
ȝ理工学院航天工程师设计了纳c管“针”，它可以“穿针引U쀝复合材料层间实现良好l合Q从而有助于刉出质量更轻、抗损伤性能更强的航天飞机?br />
目前Q空客和波音公司最新的载h航天飞机n主要是由先进的复合材料构成的Q譬如用质量极轻且用性能优异的碳U维增强塑料代替飞机的铝基材料，可以使其重量减轻U?0%。复合材料在飞机上的主要应用优势在于通过减轻重量以节省燃Ҏ(gu)耗?br />
但是复合材料抗损伤性能较差Q与铝基材料在断裂前可以承受较大的冲ȝ比，复合材料的多层结构在较小冲击下就很容易发生断裂。低抗损伤性能已经成ؓ(f)复合材料的阿喀琉斯之踵?br />
q日Q麻省理工学?MIT)的航I工E师探烦ZU粘l复合材料层的新Ҏ(gu)Q从而其强度更高，耐损伤性能更好?br />
研究人员使用纳c管每一层复合材料“栓”在一赗碳U米中的薄L(fng)_子虽然“n形”微，但是强度极高。他们在c胶状聚合物Z中嵌入碳U米?“森林”，然后“压紧”碳U维复合材料层间的聚合物Z。纳c管像是细的竖直排列的“针”，充当多层l构的支Ӟ在层间部位进行“缝合”?br />
试l果表明Q与现有复合材料相比Q经纳c管“缝合”的复合材料强度可提?0%Q在断裂前能承受更大的作用力?br />
此项研究的首席研I员QMIT航空航天pd士后Roberto Guzman认ؓ(f)Q性能提升的复合材料可以用于制造强度更高、质量更ȝ飞机雉Ӟ其是那些用传l复合材料制造的因包含螺钉或螺栓而容易断裂的雉件?br />
“尺寸是关键?br />
当前Q复合材料由层状的横向碳U维l成Q通过聚合物胶_接。此研I参与者，MIT航空航天pL授Wardle指出Q“层间结合处是非常薄弱、存在问题的区域”。许多学者尝试采用“Z钉扎”方法固定或通过“三l编制”复合材料层的碳U维束以增强l合性能Q类g钉子和针U所L(fng)作用?br />
Wardle 表示Q“钉子或针的寸是碳U维的几千倍，所以如果在纤l中加入q些物质Q将?x)破坏成千上万的纤l_(d)对复合材料本w的损伤不言而喻。”而碳U米直径约10U米Q只有碳U维寸的百万分之一?br />
“尺寸的问题很重要，正因为纳c管q入复合材料内部而不?x)媄响大寸的碳U维Q才使复合材料的性能得以保持Q?Wardle解释_(d)“碳U米拥有的表面U达到碳U维?000倍，q它们与聚合物Zl合良好。?br />
Guzman和W(xu)ardle采用的新技术即可ɼ纳c管嵌入聚合物胶内部。首先，他们获得竖直排列的碳U米森林，然后纳cx林置于粘E的、未固化的复合层之间Q重复此q程一直到16?典型的复合材料叠层结?Q实现碳U米在层与层之间粘l?br />
Wardle认ؓ(f)Q“随着大多数新型飞机的重量过一半来自于复合材料Q提升当前复合材料的l合性能Ҏ(gu)宽其在航I结构中的应用将起到很大的推动作用。?br />
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