Kompoziti matrice smole ojačani karbonskim vlaknima pokazuju bolju specifičnu čvrstoću i krutost od metala, ali su skloni kvaru od zamora. Tržišna vrijednost kompozita smole ojačane karbonskim vlaknima mogla bi dostići 31 milijardu dolara 2024. godine, ali bi troškovi strukturalnog sistema za praćenje zdravlja za otkrivanje oštećenja od umora mogli biti više od 5,5 milijardi dolara.
Kako bi riješili ovaj problem, istraživači istražuju nano-aditive i polimere koji se samoizliječuju kako bi spriječili širenje pukotina u materijalima. U decembru 2021., istraživači sa Rensselaer politehničkog instituta Univerziteta u Washingtonu i Univerziteta kemijske tehnologije u Pekingu predložili su kompozitni materijal sa polimernom matricom nalik staklu koji može preokrenuti oštećenje od zamora. Matrica kompozita sastoji se od konvencionalnih epoksidnih smola i specijalnih epoksidnih smola koje se nazivaju vitrimeri. U poređenju sa običnom epoksidnom smolom, ključna razlika između sredstva za vitrifikaciju je u tome što kada se zagreje iznad kritične temperature, dolazi do reverzibilne reakcije umrežavanja i ona ima sposobnost da se sama popravi.
Čak i nakon 100.000 ciklusa oštećenja, zamor u kompozitima može se poništiti periodičnim zagrijavanjem do vremena malo iznad 80°C. Osim toga, korištenje svojstava karbonskih materijala da se zagrijavaju kada su izloženi RF elektromagnetnim poljima može zamijeniti upotrebu konvencionalnih grijača za selektivno popravljanje komponenti. Ovaj pristup se bavi "nepovratnom" prirodom oštećenja od zamora i može preokrenuti ili odgoditi kompozitna oštećenja uzrokovana zamorom gotovo na neograničeno vrijeme, produžujući vijek trajanja konstrukcijskih materijala i smanjujući troškove održavanja i rada.
UGLJIČNA / SILICION KARBIDNA VLAKNA MOGU IZDOLJI 3500°C ULTRA-VISOKU TEMPERATURU
NASA-ina konceptualna studija "Interstellar Probe", koju vodi Laboratorija za primijenjenu fiziku Univerziteta Johns Hopkins, bit će prva misija istraživanja svemira izvan našeg Sunčevog sistema, zahtijevajući putovanje većim brzinama od bilo koje druge letjelice. Daleko. Da bi mogle dostići velike udaljenosti pri vrlo velikim brzinama, međuzvjezdane sonde će možda trebati da izvedu "Obers manevar", koji bi zamahnuo sondom blizu Sunca i iskoristio sunčevu gravitaciju da katapultira sondu u duboki svemir.
Da bi se postigao ovaj cilj, za solarni štit detektora potrebno je razviti lagani materijal sa ultravisokim temperaturama. U julu 2021., američki proizvođač visokotemperaturnih materijala Advanced Ceramic Fiber Co., Ltd. i Laboratorija za primijenjenu fiziku Univerziteta Johns Hopkins sarađivali su na razvoju laganog keramičkog vlakna na ultravisokim temperaturama koje može izdržati visoke temperature od 3500°C. Istraživači su pretvorili vanjski sloj svakog filamenta od karbonskih vlakana u metalni karbid kao što je silicijum karbid (SiC/C) kroz direktan proces konverzije.
Istraživači su testirali uzorke korištenjem ispitivanja plamena i vakuumskog grijanja, a ovi materijali su pokazali potencijal laganih materijala sa niskim tlakom pare, proširujući trenutnu gornju granicu od 2000°C za materijale od karbonskih vlakana i održavajući određenu temperaturu na 3500°C. Mehaničke čvrstoće, očekuje se da će se u budućnosti koristiti u solarnom štitu sonde.
Vrijeme objave: Jul-18-2022