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MIT工程师用纳米缝合法增强飞机外壳强度 |
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| http://cn.newmaker.com
3/13/2009 5:40:00 PM
SpecialChem
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 MIT工程师们最新研究出一种用用厚度仅为十亿分之一米的碳纳米管“缝合”航空材料技术，可以在略微增加成本的情况下使飞机外壳和其它产品的强度提高到原来的10倍。
此外，根据麻省理工学院航空航天系查尔斯•斯塔克•德雷珀(Charles Stark Draper)助理教授Brian L. Wardle介绍，先进的碳纳米管增强复合材料具有更好的导电性，是未经碳纳米管增强材料的100万多倍，这意味着，以该种材料制成的飞机可更好地抵御雷电袭击。
Wardle是在Journal of Composite Materials刊物上登载的新型碳纳米管增强复合材料技术论文的主要作者。他还作为本周举行的塑料工程师学会(Society of Plastics Engineers)论坛上作为主发言人介绍了这一项目的进展。
这种先进材料目前已普遍用于多种航空领域。在目前使用的这类材料中，碳纤维层之间是用聚合物粘胶接合的。这类聚合物粘胶可能发生断裂，导致碳纤维复合材料层解体。因此，一些工程人员尝试用其它材料来“缝合”、“编织”或“装订”碳纤维层。
所有这些方法都存在巨大隐患，因为相关的大量缝线或装订针会渗透和损坏碳纤维层。
所以Wardle不能确定通过使碳纳米管与碳纤维层在复合材料中垂直排列是否可以起到层与层间的增强作用。因此，他们使用计算机模型来判断这种材料会如何破裂。"我们可以确信，用碳纳米管增强技术远比其它方法更可行。"Wardle表示。他的团队将继续碳纳米管技术方面的研究，使它们可以应用于现有的航空复合材料中，关于这方面的论文在去年已分两期在刊物上发表。
那么如何做到纳米缝合呢？将碳纤维层之间的聚合物粘胶进行加热，液化后的聚合物会将碳纳米管吸收进去，起到“装订”碳纤维层的作用。直径为十亿分之一米的碳纳米管与每个碳纤维层垂直，在加热后会被每层之间的聚合物粘胶吸收。因为碳纳米管是碳纤维直径的千分之一，所以不会破坏碳纤维，而是填充到纤维之间的空隙中，从而实现层与层之间的缝合。
据Wardle介绍，用于“缝合”的碳纳米管重量只占复合材料总重的1%，复合材料的成本也只增加百分之几，强度和抗雷电能力却会大大增强。（图：碳纳米管交联高级复合材料层间缝隙示意图）
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