納米縫紉使碳纖維復(fù)合材料牢不可摧

如何讓在飛機中使用的本已很耐用的復(fù)合材料變得更加結(jié)實？答案是加入一點點碳。研究人員發(fā)現(xiàn)，在復(fù)合材料的碳素纖維中添加更多的碳——通常是極細微的碳納米管，能夠充分增加它們的剛性。這項技術(shù)一旦商業(yè)化，無疑將使飛機的關(guān)鍵部件和其他機械變得幾近堅不可摧。

當今的飛機部件多由碳纖維復(fù)合材料制成，由碳纖維和環(huán)氧樹脂復(fù)合而成，這種樹脂會在碾壓過程中變得很脆弱。一旦遭受重壓，這些夾層便會破裂，這種情況被稱為層間斷裂，它會對飛行中的飛機造成致命的破壞。如何讓在飛機中使用的本已很耐用的復(fù)合材料變得更加結(jié)實？

日前，美國劍橋市麻省理工學(xué)院（MIT）的研究小組終于找到了一種有效而簡單的改進技術(shù)。研究人員對碳纖維做了改進：將碳纖維加熱至750攝氏度，從而使其生成由碳納米管構(gòu)成的“觸須”。之后，他們再將這些短而粗的“觸須”織入之前的碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中。最終，碳納米管將這些夾層緊緊地縫合在一起，從而產(chǎn)生了牢不可摧的效果。 123456


圖 碳納米管（藍色）縫紉技術(shù)加固碳纖維復(fù)合材料
研究人員稱，與現(xiàn)有的材料相比，新的復(fù)合材料的強度是前者的10倍。研究人員在《復(fù)合材料雜志》上公布了這一研究成果。
主持這一研究的宇宙航空工程師Brian
Wardle表示，他期待進一步的改進能夠增加新材料的強度。由于這一技術(shù)具有極大的優(yōu)勢，研究小組專家計劃在今年的晚些時候成立一家公司，以便開發(fā)這種新材料的商業(yè)價值。
英國南安普敦大學(xué)的材料工程師S. Mark
Spearing指出：自從層合復(fù)合材料在上世紀60年代末期問世以來，其所存在的層間斷裂隱患一直為人們廣泛關(guān)注。如今，與其他方法相比，新的“納米縫紉”技術(shù)將成為強化這種材料從而避免意外損傷的有效方法。