Kulfiberforstærkede harpiksmatrixkompositter udviser bedre specifik styrke og stivhed end metaller, men er tilbøjelige til udmattelsesfejl. Markedsværdien af kulfiberforstærkede harpiksmatrixkompositter kan nå op på 31 milliarder dollars i 2024, men omkostningerne ved et strukturelt sundhedsovervågningssystem til at opdage træthedsskader kan være op mod 5,5 milliarder dollars.
For at løse dette problem udforsker forskere nano-additiver og selvhelbredende polymerer for at forhindre revner i at udbrede sig i materialer. I december 2021 foreslog forskere ved Washington Universitys Rensselaer Polytechnic Institute og Beijing University of Chemical Technology et kompositmateriale med en glaslignende polymermatrix, der kan vende træthedsskader. Kompositmaterialets matrix er sammensat af konventionelle epoxyharpikser og specielle epoxyharpikser kaldet vitrimerer. Sammenlignet med almindelig epoxyharpiks er den vigtigste forskel mellem forglasningsmiddel, at når det opvarmes over den kritiske temperatur, opstår der en reversibel tværbindingsreaktion, og det har evnen til at reparere sig selv.
Selv efter 100.000 skadescyklusser kan træthed i kompositter vendes ved periodisk opvarmning til et tidspunkt lige over 80°C. Derudover kan udnyttelse af egenskaberne af kulstofmaterialer til at varme op, når de udsættes for RF elektromagnetiske felter, erstatte brugen af konventionelle varmeapparater til selektiv reparation af komponenter. Denne tilgang adresserer den "irreversible" karakter af træthedsskader og kan vende eller forsinke sammensatte træthedsinducerede skader næsten på ubestemt tid, hvilket forlænger levetiden af strukturelle materialer og reducerer vedligeholdelses- og driftsomkostninger.
KUL / SILICIUMCARBID FIBER KAN TÅLE 3500 ° C ULTRA-HØJ TEMPERATUR
NASAs "Interstellar Probe"-konceptundersøgelse, ledet af Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, vil være den første mission til at udforske rummet ud over vores solsystem, hvilket kræver rejser med hurtigere hastigheder end noget andet rumfartøj. Langt. For at kunne nå meget lange afstande ved meget høje hastigheder kan interstellare sonder muligvis udføre en "Obers-manøvre", som ville svinge sonden tæt på solen og bruge solens tyngdekraft til at katapultere sonden ud i det dybe rum.
For at nå dette mål skal der udvikles et letvægtsmateriale med ultrahøj temperatur til detektorens solafskærmning. I juli 2021 samarbejdede den amerikanske udvikler af højtemperaturmaterialer Advanced Ceramic Fiber Co., Ltd. og Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory om at udvikle en let, ultrahøj temperatur keramisk fiber, der kan modstå høje temperaturer på 3500°C. Forskerne konverterede det ydre lag af hvert kulfiberfilament til et metalcarbid såsom siliciumcarbid (SiC/C) gennem en direkte konverteringsproces.
Forskerne testede prøverne ved hjælp af flammetestning og vakuumopvarmning, og disse materialer viste potentialet for letvægtsmaterialer med lavt damptryk, hvilket forlængede den nuværende øvre grænse på 2000°C for kulfibermaterialer og holdt en vis temperatur på 3500°C. Mekanisk styrke, det forventes at blive brugt i sondens solskærm i fremtiden.
Indlægstid: 18-jul-2022