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技術(shù)前沿丨美國開(kāi)發(fā)新方法 將復合材料強度提高近60%

來(lái)源:蓋世汽車(chē)網(wǎng)  撰稿人:  發(fā)布時(shí)間:2024年05月13日 瀏覽:
摘要:

據外媒報道,美國能源部橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室(ORNL)的研究人員開(kāi)發(fā)出新方法,展示如何使汽車(chē)、航空航天和可再生能源行業(yè)中使用的纖維增強復合材料變得更強韌,以便更好地長(cháng)期承受機械或結構壓力。

  據外媒報道,美國能源部橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室(ORNL)的研究人員開(kāi)發(fā)出新方法,展示如何使汽車(chē)、航空航天和可再生能源行業(yè)中使用的纖維增強復合材料變得更強韌,以便更好地長(cháng)期承受機械或結構壓力。

  復合材料具有諸多優(yōu)點(diǎn),比如它們比金屬材料更堅固且更輕,具有耐腐蝕和抗疲勞性能,而且可以定制以滿(mǎn)足特定的行業(yè)性能要求。

  然而,因為是由兩種不同的材料結合在一起制成的——剛性纖維和軟基質(zhì)(或粘合劑),它們很容易受到應變的破壞。兩種材料之間的界面會(huì )影響復合材料的整體力學(xué)性能,因此需要改進(jìn)。

  在這項研究中,該團隊沉積像蜘蛛網(wǎng)一樣的熱塑性納米纖維,以化學(xué)方式創(chuàng )建了一個(gè)支持網(wǎng)絡(luò ),從而使界面變得堅韌。這種技術(shù)不同于在纖維表面涂覆聚合物或提供剛性支撐的傳統方法,同時(shí),效率更高、成本更低。

  該團隊精心選擇納米纖維和基體材料,以創(chuàng )建高表面積支架或橋接作為載荷傳遞途徑,通過(guò)這種機制在增強纖維和周?chē)w材料之間傳遞應力。

  ORNL的Sumit Gupta表示:“這種工藝使材料能夠承受更大的應力。采用這種簡(jiǎn)單、可擴展且低成本的方法,研究人員可以將復合材料的強度提高近60%,韌性提高100%。

  用這種方法制造的復合材料有助于改善車(chē)輛等日常應用。ORNL的Christopher Bowland表示:“這項研究已申請專(zhuān)利,且有可能實(shí)現商業(yè)化?!蔽磥?lái)的研究將集中在具有相容化學(xué)基團的不同纖維和基體系統上。研究人員計劃對納米纖維本身進(jìn)行更多的研究,以提高其強度。

  這項研究是美國能源部能源效率和可再生能源辦公室車(chē)輛技術(shù)辦公室(VTO-EERE)材料技術(shù)項目新設立的復合材料核心計劃2.0的一部分。該項目由ORNL牽頭,太平洋西北國家實(shí)驗室(Pacific Northwest National Laboratory)和國家可再生能源實(shí)驗室(National Renewable Energy Laboratory)共同參與,致力于通過(guò)開(kāi)發(fā)先進(jìn)材料來(lái)提高車(chē)輛效率。

  ORNL碳和復合材料小組(Carbon and Composites group)負責人Amit Naskar表示:“實(shí)現該項目目標的一個(gè)途徑是用碳纖維復合材料取代較重的鋼組件,這是目前具有最佳減重潛力的材料。在高性能纖維增強復合材料中開(kāi)發(fā)更強勁、更堅韌的界面,可以降低纖維體積分數,有助于減重和改善復合材料結構的成本效益?!?/span>

責任編輯:褚贊贊
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