Hiilikuituvahvisteisilla hartsimatriisikomposiiteilla on parempi ominaislujuus ja jäykkyys kuin metallit, mutta ne ovat alttiita väsymisvaurioille. Hiilikuituvahvisteisten hartsimatriisikomposiittien markkina-arvo voi nousta 31 miljardiin dollariin vuonna 2024, mutta väsymisvaurioiden havaitsemiseen käytettävän rakenteellisen terveydentilan seurantajärjestelmän kustannukset voivat olla yli 5,5 miljardia dollaria.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi tutkijat tutkivat nanolisäaineita ja itsestään paranevia polymeerejä estääkseen halkeamien leviämisen materiaaleissa. Joulukuussa 2021 Washingtonin yliopiston Rensselaer Polytechnic Instituten ja Pekingin kemiantekniikan yliopiston tutkijat ehdottivat komposiittimateriaalia, jossa on lasimainen polymeerimatriisi, joka voi kääntää väsymisvaurioita. Komposiitin matriisi koostuu tavanomaisista epoksihartseista ja erikoisepoksihartseista, joita kutsutaan vitrimeereiksi. Tavalliseen epoksihartsiin verrattuna avainero lasitusaineen välillä on se, että kun se kuumennetaan kriittisen lämpötilan yläpuolelle, tapahtuu palautuva silloitusreaktio ja se pystyy korjaamaan itsensä.
Jopa 100 000 vauriojakson jälkeen komposiittien väsyminen voidaan kääntää kuumentamalla ajoittain hieman yli 80 °C:een. Lisäksi hiilimateriaalien kuumenemisominaisuuksien hyödyntäminen radiotaajuisille sähkömagneettisille kentille voi korvata tavanomaisten lämmittimien käytön komponenttien valikoivassa korjauksessa. Tämä lähestymistapa käsittelee väsymisvaurioiden "peruuttamatonta" luonnetta ja voi kääntää tai viivyttää komposiittien väsymisen aiheuttamia vaurioita lähes loputtomiin, mikä pidentää rakennemateriaalien käyttöikää ja vähentää ylläpito- ja käyttökustannuksia.
HIILIKARbidikuitu KESTÄÄ 3500 °C ULTRAKORKEA LÄMPÖTILA
NASAn "Interstellar Probe" -konseptitutkimus, jota johtaa Johns Hopkinsin yliopiston sovelletun fysiikan laboratorio, on ensimmäinen tehtävä tutkia avaruutta aurinkokuntamme ulkopuolella, mikä edellyttää matkaa suuremmalla nopeudella kuin mikään muu avaruusalus. Kaukana. Voidakseen saavuttaa erittäin pitkiä matkoja erittäin suurilla nopeuksilla, tähtienväliset luotaimet saattavat joutua suorittamaan "Obers-liikkeen", joka heiluttaisi luotain lähelle aurinkoa ja käyttää auringon painovoimaa katapultoidakseen luotain syvään avaruuteen.
Tämän tavoitteen saavuttamiseksi on kehitettävä kevyt, erittäin korkean lämpötilan materiaali ilmaisimen aurinkosuojaa varten. Heinäkuussa 2021 amerikkalainen korkean lämpötilan materiaalien kehittäjä Advanced Ceramic Fiber Co., Ltd. ja Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory tekivät yhteistyötä kehittääkseen kevyen, erittäin korkean lämpötilan keraamisen kuidun, joka kestää korkeita 3500 °C lämpötiloja. Tutkijat muuttivat kunkin hiilikuitufilamentin ulkokerroksen metallikarbidiksi, kuten piikarbidiksi (SiC/C) suoran muunnosprosessin avulla.
Tutkijat testasivat näytteitä liekkitestauksella ja tyhjiölämmityksellä, ja nämä materiaalit osoittivat kevyiden, alhaisen höyrynpaineen materiaalien potentiaalin, pidentäen hiilikuitumateriaalien nykyistä 2000 °C:n ylärajaa ja säilyttäen tietyn lämpötilan 3500 °C:ssa. Mekaaninen lujuus, sitä odotetaan käytettävän anturin aurinkokilvessä tulevaisuudessa.
Postitusaika: 18.7.2022