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国际新闻

美国开发应用于无人驾驶交通工具的纳米复合材料
来源:中国复材展组委会编译  2020-04-26 13:57:18
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原文:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-244-9379.html       利用计算机模拟技术,美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室的研究小组发现采用碳纳米管改性的聚合物有可能会改善无人驾驶交通工具(车辆、飞机)能量耗散的方式。相关研究成果发表于期刊Polymer上。


       "我们进行这项研究的目的是为了为轻量化复合材料开发一种可能的基体材料。" 该实验室计算材料学家Yelena Sliozberg介绍说。

       聚氨酯可以广泛应用于涂层、泡沫和固态弹性体等多种材料。例如,作为薄膜粘合剂,聚氨酯可以被用作多层玻璃的层间胶、透明玻璃的基底层或者战术车辆侧窗用复合材料。特别是拥有优异物理性能和力学性能的高性能聚氨酯-脲(PUU)聚合物。

       此项研究中,项目组采用计算机模拟技术详细研究了这些材料的属性。据Sliozberg称,多尺度复合材料(hierarchical composites)是军用交通工具领域很有前途的研究方向之一,因为该材料受腐蚀的影响较小,而腐蚀是导致部件早期失效的原因之一。

       "与传统热固性复合材料性能相比,PUU弹性体不那么脆,能对材料结构的控制起重要作用,”Sliozberg解释道。“碳纳米管增强聚合物复合材料具有理想的电学和热学性能,远胜于传统的纤维增强复合材料。”

       Sliozberg表示,为了进一步提升材料的最大应力水平、调整材料的能量耗散机制,对复合材料中分子间相互作用机制进行深入研究是非常必要的。该团队的研究结果表明采用具有一定取向的碳纳米管对基体中和界面处的多尺度PUU聚合物结构进行改性是极为有效地的。结果显示PUU聚合物对碳纳米管具有极高的亲和力,无需对碳纳米管进行表面功能化即可获得纳米多尺度复合材料,这是一种新型绿色合成法。

       未来,采用这种复合材料的军用交通工具,在结构材料上与现有弹性体相比,将表现出巨大的提升,同时兼具耐腐蚀性和高导电性。它们还显示出保护车辆、飞机免受静电积聚、放电和雷击的巨大潜力。

       "军用直升机等军用交通工具需要承受极强的振动和疲劳,新材料的导电本性允许通过嵌入式应变传感和损伤监测,实现前所未有的多功能性,从而安全、准确地评估飞机、车辆部件的剩余寿命。”Sliozberg补充道。

       该项目德雷克塞尔大学的合作者将研究更进一步,考察了碳纳米管增强PUU复合材料作为3D打印丝材的可能性,并计划在不久的将来与其他军方团队合作对新材料进行测试。 文章来源:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-244-9379.html