Menurut laporan terkini, bahan komposit generasi akan datang boleh memantau status kesihatan struktur mereka sendiri, dan menjadi biasa.
Komposit gentian karbon adalah ringan dan kukuh serta merupakan bahan struktur yang penting untuk kereta, pesawat dan alat pengangkutan lain. Ia terdiri daripada substrat polimer, seperti resin epoksi, yang tertanam dengan gentian karbon bertetulang. Disebabkan oleh sifat mekanikal yang berbeza bagi kedua-dua bahan, gentian akan jatuh dari substrat di bawah tekanan atau keletihan yang berlebihan. Ini bermakna kerosakan pada struktur komposit gentian karbon mungkin masih tersembunyi di bawah permukaan dan tidak dapat dikesan dengan mata kasar, yang boleh membawa kepada kegagalan bencana.
"Dengan memahami bahagian dalam komposit, anda boleh menilai kesihatan mereka dengan lebih baik dan mengetahui sama ada terdapat sebarang kerosakan yang perlu dibaiki," Ridge Chris Bowland, seorang penyelidik di
Makmal Kebangsaan Oak Ridge di Jabatan Tenaga AS (Makmal Kebangsaan Oak) Wigner. "Baru-baru ini, Amit Naskar, ketua pasukan karbon dan komposit di Bowland dan ORNL, mencipta kaedah jalur bergolek untuk membalut gentian karbon konduktif pada nanozarah silikon karbida semikonduktor. Bahan nano tertanam dalam bahan komposit yang lebih kuat daripada komposit bertetulang gentian lain. Apabila struktur tertanam gentian yang cukup sihat dan mempunyai keupayaan baru untuk memantau struktur bersalutnya sendiri. polimer, gentian membentuk grid kuasa, dan komposit pukal mengalirkan elektrik semikonduktor nanopartikel boleh memusnahkan kekonduksian elektrik ini di bawah tindakan kuasa luar, menambah fungsi mekanikal dan elektrik kepada komposit Jika komposit diregangkan, ketersambungan gentian bersalut akan musnah dan rintangan dalam bahan akan berubah komputer pesawat untuk menunjukkan bahawa sayap berada di bawah tekanan yang terlalu tinggi dan mencadangkan ujian Demonstrasi jalur bergulir ORNL membuktikan pada prinsipnya bahawa kaedah itu boleh menghasilkan gentian bersalut komposit generasi seterusnya pada skala besar. Komposit penderiaan sendiri, mungkin diperbuat daripada substrat polimer yang boleh diperbaharui dan gentian karbon kos rendah, boleh mendapat tempatnya dalam bentuk gentian dan gentian biasa tertanam dalam nanopartikel, penyelidik memasang kili gentian karbon berprestasi tinggi pada penggelek, dan penggelek merendam gentian dalam resin epoksi, yang mengandungi nanopartikel yang tersedia di pasaran, lebarnya kira-kira lebar virus (45-65 nm).
Gentian kemudian dikeringkan di dalam ketuhar untuk memastikan salutan. Untuk menguji kekuatan gentian yang tertanam dalam nanozarah yang dilekatkan pada substrat polimer, para penyelidik membuat rasuk komposit bertetulang gentian, yang disusun dalam Satu Arah. Bowland menjalankan ujian tegasan di mana hujung julur telah ditetapkan, manakala mesin menilai sifat mekanikal digunakan tujahan di tengah rasuk gagal sehingga rasuk gagal. Untuk mengkaji keupayaan penderiaan bahan komposit, dia memasang elektrod pada kedua-dua belah rasuk julur. Dalam mesin yang dikenali sebagai "Penganalisis mekanikal dinamik," dia memotong satu hujung untuk memastikan julur tidak bergerak. Mesin mengenakan daya pada hujung yang satu lagi untuk membengkokkan rasuk ampaian manakala Bowland memantau perubahan rintangan. ORNL, penyelidik pasca doktoral Ngoc Nguyen, menjalankan ujian tambahan dalam spektrometer Inframerah Transformasi Fourier untuk mengkaji ikatan kimia dalam komposit dan meningkatkan pemahaman tentang kekuatan mekanikal yang dipertingkatkan yang diperhatikan. Para penyelidik juga menguji keupayaan tenaga pelesapan komposit yang diperbuat daripada kuantiti nanozarah yang berbeza (diukur dengan tingkah laku redaman getaran), yang akan memudahkan tindak balas bahan struktur kepada kejutan, getaran dan sumber tekanan dan terikan yang lain. Pada setiap kepekatan, zarah nano boleh meningkatkan pelesapan tenaga (dari 65% hingga 257% kepada darjah yang berbeza-beza). Bowland dan Naskar telah memohon paten proses untuk pembuatan komposit gentian karbon penderiaan sendiri.
"Salutan yang diresapi menyediakan cara baharu untuk memanfaatkan bahan nano baharu yang sedang dibangunkan. "Kata Bowlland. Kajian itu disokong oleh projek penyelidikan dan pembangunan yang diarahkan oleh Makmal ORNL, yang diterbitkan dalam jurnal ACS Applied Materials and Interfaces (Applied Materials & Interfaces) dari American Chemical Society.
Masa siaran: Dis-07-2018