新型納米復合材料具備自我監測能力 可用于3D打印汽車
魔猴君 行業資訊 2350天前
據外媒報道，美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的研究人員發明了一種卷對卷工藝，用半導體碳化硅納米粒子涂覆導電碳纖維。此類納米材料嵌入復合材料比其他纖維增強復合材料更強大，并具有新的能力——監測自身結構是否健康的能力。
碳纖維復合材料由環氧樹脂等聚合物基質組成，其中嵌入了增強碳纖維。由于此兩種材料的機械性能不同，纖維可能在過度的壓力或疲勞下從基質脫落，即意味著碳纖維復合材料結構中的損壞部位可能隱藏在其表面之下，通常沒有辦法通過目視檢查檢測到，從而可能導致災難性的故障。
當有足夠的涂覆纖維嵌入聚合物中時，纖維會形成電網絡，并且大部分復合材料會成為導電材料。而半導體納米顆粒能夠響應施加在其上面的壓力，從而破壞電導率，為復合材料添加機電功能。
如果復合材料變形，涂層纖維的連接性就會破壞并且材料中的電阻會發生變化。如果有風暴湍流導致此類復合材料制成的飛機機翼發生彎曲，電子訊號就會警告飛機的計算機告知機翼已承受了過大壓力，并且提示需要進行檢查。
ORNL的卷對卷展示在原則上證明，該方法可用于大規模生產下一代復合材料的涂層纖維。此自我感知復合材料可由可再生聚合物基質和低成本的碳纖維材料制成。碳纖維材料無處不在，由3D打印制成的汽車和建筑物中就可以發現。
為了制造納米粒子嵌入纖維，研究人員將高性能碳纖維線軸裝到輥子上，將纖維浸入環氧樹脂中，環氧樹脂載有45至65納米寬的納米粒子，然后將纖維放置烘箱中進行干燥，以固化涂層。
來源：中國3D打印網
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