Соңғы есеп бойынша, композициялық материалдардың келесі буыны өздерінің құрылымдық денсаулық жағдайын бақылай алады және жалпыға айнала алады.
Көміртекті талшықты композиттер жеңіл және берік және автомобильдер, ұшақтар және басқа көлік құралдары үшін маңызды құрылымдық материалдар болып табылады. Олар күшейтілген көміртекті талшықтармен ендірілген эпоксидті шайырлар сияқты полимерлі субстраттардан тұрады. Екі материалдың әртүрлі механикалық қасиеттеріне байланысты талшықтар шамадан тыс кернеу немесе шаршау кезінде субстраттан түседі. Бұл көміртекті талшықты композициялық құрылымның зақымдануы әлі де жердің астында жасырын болуы мүмкін және оны жай көзбен анықтау мүмкін емес, бұл апатты сәтсіздікке әкелуі мүмкін дегенді білдіреді.
«Композиттердің ішкі жағын түсіну арқылы сіз олардың денсаулығына жақсы баға бере аласыз және жөндеуді қажет ететін қандай да бір зақым бар-жоғын біле аласыз», - дейді Ридж Крис Боулэнд, зерттеуші.
АҚШ Энергетика министрлігі жанындағы Oak Ridge ұлттық зертханасы (Oak National Laboratory) Вигнер. "Жақында, Amit Naskar, Bowland және ORNL көміртегі және композиттер тобының жетекшісі, жартылай өткізгіш кремний карбидінің нанобөлшектеріне өткізгіш көміртекті талшықтарды орау үшін жылжымалы жолақ әдісін ойлап тапты. Наноматериалдар басқа талшықтармен күшейтілген композициялық құрылымдарға қарағанда берік композиттік материалдарға енгізілген. Полимерге жеткілікті түрде қапталған талшықтар ендірілген болса, талшықтар электр желісін құрайды, ал жартылай өткізгіш нанобөлшектер бұл электр өткізгіштігін сыртқы күштердің әсерінен жоя алады, композиттерге механикалық және электрлік функцияларды қосады, егер композиттер созылса, материалдың күші өзгереді дауыл турбуленттілігі композициялық қанаттың иілуіне себеп болады, электрлік сигнал ұшақтың компьютеріне қанаттың тым көп қысымда екенін көрсетуі және сынақты ұсынуы мүмкін. көміртекті талшықтар, тіпті 3D басып шығарылған автомобильдер мен ғимараттарды қоса алғанда, барлық өнімдерде өз орнын таба алады, нанобөлшектерге ендірілген талшықтарды жасау үшін, зерттеушілер роликтерге жоғары өнімді көміртекті талшықты катушкалар орнатты, ал роликтер талшықтарды эпоксидті шайырларға сіңірді, оларда вирустың ені бар. (45-65 нм).
Содан кейін жабынды бекіту үшін талшықтар пеште кептіріледі. Полимерлі субстратқа желімделген нанобөлшектерге ендірілген талшықтардың беріктігін тексеру үшін зерттеушілер One Direction режимінде орналасқан талшықты күшейтілген композиттік арқалықтар жасады. Боулэнд консольдің ұштары бекітілген кернеу сынағы жүргізді, ал машина ортаңғы итеру күші жойылғанша қолданылған механикалық қасиеттерді бағалайды. Композиттік материалдың сезу қабілетін зерттеу үшін консольдық арқалықтың екі жағына электродтар орнатты. «Динамикалық механикалық анализатор» деп аталатын машинада ол консольды тұрақты ұстау үшін бір ұшын кесіп тастады. Боулэнд кедергінің өзгеруін қадағалап тұрған кезде, машина аспа арқалығын бүгу үшін екінші ұшына күш береді. ORNL, постдокторлық зерттеуші Нгок Нгуен композиттердегі химиялық байланыстарды зерттеу және байқалған механикалық беріктікті түсінуді жақсарту үшін Фурье трансформациясының инфрақызыл спектрометрінде қосымша сынақтар жүргізді. Зерттеушілер сонымен қатар әртүрлі мөлшердегі нанобөлшектерден жасалған композиттердің диссипациялық энергиясының қабілетін (дірілді бәсеңдету әрекетімен өлшенеді) сынады, бұл құрылымдық материалдардың соққыларға, тербелістерге және басқа кернеу мен деформация көздеріне реакциясын жеңілдетеді. Әрбір концентрацияда нанобөлшектер энергияның диссипациясын күшейте алады (65%-дан 257%-ға дейін әртүрлі дәрежеге дейін). Боулэнд пен Наскар өздігінен сезілетін көміртекті талшықты композиттерді өндіруге арналған технологиялық патентке өтінім берді.
«Сіңдірілген жабындар әзірленіп жатқан жаңа наноматериалдардың артықшылығын пайдаланудың жаңа әдісін қамтамасыз етеді», - деді Боулэнд. Зерттеу американдық химиялық қоғамының ACS қолданбалы материалдар және интерфейстер (Қолданбалы материалдар және интерфейстер) журналында жарияланған ORNL зертханасы басқаратын ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жобалармен қолдау тапты.
Жіберу уақыты: 07 желтоқсан 2018 ж