Skont l-aħħar rapport, il-ġenerazzjoni li jmiss ta' materjali komposti tista' tissorvelja l-istatus tas-saħħa strutturali tagħha stess, u ssir komuni.
Il-kompożiti tal-fibra tal-karbonju huma ħfief u robusti u huma materjali strutturali importanti għall-karozzi, l-inġenji tal-ajru u mezzi oħra tat-trasport. Huma jikkonsistu minn sottostrati polimeriċi, bħal reżini epossidiċi, li huma inkorporati b'fibri tal-karbonju rinforzati. Minħabba l-proprjetajiet mekkaniċi differenti taż-żewġ materjali, il-fibri jaqgħu mis-sottostrat taħt stress jew għeja eċċessiva. Dan ifisser li l-ħsara lill-istruttura komposta tal-fibra tal-karbonju xorta tista' tkun moħbija taħt il-wiċċ u ma tistax tiġi skoperta bl-għajn, u dan jista' jwassal għal ħsara katastrofika.
"Billi tifhem in-naħa ta' ġewwa tal-kompożiti, tista' tiġġudika aħjar is-saħħa tagħhom u tkun taf jekk hemmx xi ħsara li teħtieġ li tissewwa," qal Ridge Chris Bowland, riċerkatur fil-
Laboratorju Nazzjonali ta' Oak Ridge fid-Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati Uniti (Laboratorju Nazzjonali ta' Oak) Wigner. "Riċentement, Amit Naskar, kap tat-tim tal-karbonju u l-kompożiti f'Bowland u ORNL, ivvinta metodu ta' strixxa rrumblata biex igeżwer fibri tal-karbonju konduttivi fuq nanopartiċelli tas-silikon karbur semikondutturi. In-nanomaterjali huma inkorporati f'materjali komposti li huma aktar b'saħħithom minn komposti oħra rinforzati bil-fibra u għandhom kapaċità ġdida li jimmonitorjaw is-saħħa tal-istrutturi tagħhom stess. Meta biżżejjed fibri miksija jkunu inkorporati fil-polimeru, il-fibri jiffurmaw grilja tal-enerġija, u l-kompożiti bl-ingrossa jikkonduċu l-elettriku. In-nanopartiċelli semikondutturi jistgħu jeqirdu din il-konduttività elettrika taħt l-azzjoni ta' forzi esterni, u jżidu funzjonijiet mekkaniċi u elettriċi mal-kompożiti. Jekk il-kompożiti jiġu mġebbda, il-konnettività tal-fibri miksija tinqered u r-reżistenza fil-materjal tinbidel. Jekk it-turbolenza tat-tempesta tikkawża li l-ġwienaħ kompost jitgħawweġ, sinjal elettriku jista' jwissi lill-kompjuter tal-ajruplan biex jindika li l-ġwienaħ jinsab taħt wisq pressjoni u jissuġġerixxi test. Id-dimostrazzjoni tal-istrixxa rrumblata tal-ORNL tipprova fil-prinċipju li l-metodu jista' jipproduċi l-ġenerazzjoni li jmiss ta' fibri miksija komposti fuq skala kbira. Kompożiti li jħossu lilhom infushom, forsi magħmula minn sottostrati ta' polimeri rinnovabbli u karbonju bi prezz baxx." fibri, jistgħu jsibu posthom fi prodotti mifruxa ma’ kullimkien, inklużi anke karozzi u bini stampati bi 3D. Sabiex jagħmlu fibri inkorporati f’nanopartiċelli, ir-riċerkaturi installaw rukkelli tal-fibra tal-karbonju ta’ prestazzjoni għolja fuq ir-rombli, u r-rombli xarrbu l-fibri f’reżini epossidiċi, li fihom nanopartiċelli disponibbli fis-suq, li l-wisa’ tagħhom hija madwar il-wisa’ tal-virus (45-65 nm).
Il-fibri mbagħad jitnixxfu fil-forn biex jiġi żgurat il-kisi. Sabiex jiġi ttestjat is-saħħa tal-fibri inkorporati fin-nanopartiċelli mwaħħlin mas-sottostrat tal-polimeru, ir-riċerkaturi għamlu travi komposti rinforzati bil-fibra, li ġew irranġati f'Direzzjoni Waħda. Bowland wettaq test tal-istress fejn it-truf tal-cantilever ġew iffissati, filwaqt li l-magna li tevalwa l-proprjetajiet mekkaniċi applikat spinta fin-nofs tar-raġġ sakemm ir-raġġ falla. Sabiex jistudja l-kapaċità ta' skoperta tal-materjal kompost, huwa installa elettrodi fuq iż-żewġ naħat tar-raġġ tal-cantilever. F'magna magħrufa bħala "Analizzatur mekkaniku dinamiku," huwa qata' tarf wieħed biex iżomm il-cantilever wieqaf. Il-magna teżerċita forza fit-tarf l-ieħor biex tgħawweġ ir-raġġ tas-sospensjoni filwaqt li Bowland jimmonitorja l-bidla fir-reżistenza. ORNL, riċerkatur postdottorali Ngoc Nguyen, wettaq testijiet addizzjonali fl-ispettrometru Fourier Transform Infrared biex jistudja r-rabtiet kimiċi fil-kompożiti u jtejjeb il-fehim tas-saħħa mekkanika mtejba osservata. Ir-riċerkaturi ttestjaw ukoll il-kapaċità tal-enerġija dissipattiva ta' kompożiti magħmula minn kwantitajiet differenti ta' nanopartiċelli (imkejla bl-imġiba tat-tnaqqis tal-vibrazzjoni), li tiffaċilita r-rispons ta' materjali strutturali għal xokkijiet, vibrazzjonijiet u sorsi oħra ta' stress u tensjoni. F'kull konċentrazzjoni, in-nanopartiċelli jistgħu jtejbu d-dissipazzjoni tal-enerġija (minn 65% sa 257% sa gradi differenti). Bowland u Naskar applikaw għal privattiva ta' proċess għall-manifattura ta' kompożiti tal-fibra tal-karbonju li jħossu lilhom infushom.
"Il-kisi mimli jipprovdi mod ġdid biex jittieħed vantaġġ minn nanomaterjali ġodda li qed jiġu żviluppati. "Qal Bowland. L-istudju kien appoġġjat minn proġetti ta' riċerka u żvilupp immexxija mil-Laboratorju ORNL, ippubblikati fil-ġurnal ACS Applied Materials and Interfaces (Materjali Applikati u Interfaces) tal-American Chemical Society.
Ħin tal-posta: 07 ta' Diċembru 2018