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  • 有无澳门太阳城最新网站的研究设计了一种方法,以制造高压釜配制先进的航空级碳纤维复合材料,而不利用从高压釜中施加的压力。复合材料的纳米级的横截面示出了纳米多孔膜,与形态学控制的毛细管提供在层状聚合物体系结构接口的所需的压力。

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    图像:研究人员礼貌

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一种新方法来制造飞机部件,减去巨大的基础设施

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碳纳米管膜宇航级复合材料产生不需要巨大随着烘箱或高压釜中。


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现代飞机的机身是由不同的复合材料的多页纸张,就象是在phyllo-糕点面团这么多层制成。这些11层被堆叠并模塑成一个机身的形状,结构被推进了仓库大小的烤箱和高压灭菌器,其中所述层熔合在一起,以形成一个弹性的,空气动力学外壳。

澳门太阳城最新网站的工程师现已开发生产出航天级复合材料没有巨大的烤炉和压力容器的方法。可能的技术中的帮助加快制造飞机和其他大型,高性能的复合材料结构,:如刀片风力涡轮机。

他们详细的论文,新方法的研究人员今天在杂志上发表 先进材料界面。

“如果你正在做像机身或机翼的主要结构,你需要建立一个压力容器,或高压,二或三层楼的建筑规模,这需要时间和金钱本身加压,”布赖恩说:沃德尔,在澳门太阳城最新网站航空航天学教授。 “这些东西都是基础设施的大量碎片。现在我们可以做的主要结构材料没有反应釜压力,因此,我们可以摆脱所有的基础设施“。

沃德尔的纸张共同作者是第一作者,澳门太阳城最新网站博士后jeonyoon阅读,梅蒂斯设计公司,总部设在波士顿的航空结构健康监测公司的赛斯·凯斯勒。

出炉,成毯

在2015年,李带领的团队的另一个成员一起沃德尔的实验室,在创造,使宇航级复合材料,而不需要烘箱材料融合在一起的方法。代替内部放置的烘箱中固化的材料的层的,研究人员在他们的基本上包裹超薄碳纳米管(CNT)的膜。当电流它们施加到膜中,CNT,如纳米级电热毯,产生的热量迅速,材料产生原因固化在并融合在一起。

与此外的烤箱,OOO或,技术,团队能够产生复合材料强如材料制成的飞机制造常规烤箱,仅使用1%的能量。

研究人员接下来就开始寻找使高性能复合材料,而无需使用大型,高压釜 - 建筑物大小的血管产生足够高的压力,按材料结合在一起,挤掉任何空隙或气穴,在它们的界面。

“有微观的表面粗糙度对材料的每一层,你放了两个pLys的一起时,空气被截留在粗糙区域之间,这是空洞和无力的复合材料的主要来源,”沃德尔说。 “在高压釜可以推到边缘的那些空洞和摆脱他们。”

包括沃德尔小组研究人员已经探索了“乱釜”或OOA,技术来制造复合材料,而无需使用巨大的机器。这些技术但大部分生产复合材料哪里有近1%,材料中含有的空隙,这会损害到材料的强度和寿命。相比较而言,在高压灭菌器制造航空级复合材料的高品质,使得包含任何空隙他们是可忽略的,不容易测量。

“这个问题有了这些OOA也接近材料是已经专门制定,并没有一个是合格的初级结构机翼和机身这样的,”沃德尔说。 “他们正在做的二级结构,如襟翼和门的一些进展,但仍然得到他们空隙。”

秸秆压力

瓦德尔工作的一部分上显影纳米多孔网络聚焦 - 超薄从对齐,微观材料如碳纳米管制成的膜,可以被工程化,与特殊的性质,包括颜色,强度,和电容量。研究人员想知道是否该纳米这些电影来代替巨型高压锅的挤出两层之间材料中的空隙不太可能被用作看起来。

碳纳米管的薄膜是有点像的树木茂密的森林,树木之间的空间可以像纳米级细管,或毛细管作用。这样的毛细管压力为稻草可以基于ITS其几何形状和表面能,或在设备的吸引液体或其它材料的能力。 

研究人员认为,如果碳纳米管的薄膜夹在两种材料之间,然后,当材料加热和软化时,碳纳米管之间的毛细管应具有的表面能和几何形状,使得他们将利用这些材料在朝向各其他的,而不是把它们之间的空隙。阅读计算,应该是比高压釜施加的压力越大,毛细管压力。

研究人员测试的概念在实验室他们通过使用生长的技术垂直排列的碳纳米管的薄膜开发他们以前,再铺设的材料层之间的薄膜中使用,其通常在高压釜中的基于主制造飞机结构。它们包裹层中的碳纳米管,其施加电流到加热它的第二膜。他们观察到,为材料加热并响应软化,拉入到它们的中间CNT膜的毛细血管。

缺乏复合得到的空隙,类似于宇航级复合材料在高压釜中即产生。研究人员进行了复合材料的强度试验,试图推开层的概念,即是空隙,如果存在的话,将允许这些层更容易地分离。

“在这些测试中,我们发现,我们的外的釜复合只是强如金标准的高压过程中使用的复合材料主要结构为航空航天,”沃德尔说。

小组接下来将寻求新的方式来扩大规模的压力产生碳纳米管薄膜。在他们的实验中,样品测量他们的工作与几个厘米宽 - 大到足以证明,纳米多孔网络可以形成加压材料和预防空隙。用于制造机翼和机身全本作是可行的过程中,研究人员还必须想办法制造碳纳米管和其他纳米多孔薄膜在更大的规模。

“有办法使ESTA东西真的大毯子,并有连续生产板材,纱线和材料卷可以在这个过程中可以加入进来,”沃德尔说。

还计划探索毫微孔薄膜的不同制剂,工程变化的表面能量和几何形状的毛细管,以能够加压和债券等高性能材料。

“现在我们有这个新的解决方案的材料,可以提供需求压力在你需要它,”沃德尔说。 “除了飞机,世界上大多数复合材料生产的是复合管,水,气,油,所有的事,去和退出我们的生活。这样可以使做所有这些事情,没有烤箱和高压的基础设施“。

ESTA研究是支持的,部分由空中客车,ANSYS,巴西航空工业公司,洛克希德·马丁公司,萨博,Saertex公司帝人与美国澳门太阳城最新网站通过的纳米工程复合材料结构航空(necst)财团煤。


主题: 航空航天工程, 碳纳米管, 制造业, 材料科学与工程, 研究, 工程学院, 纳米科学和纳米技术

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