11月26日，Polymers期刊發表“航空結構應用中添加陶瓷納米顆粒的混合纖維增強聚合物合成與表征”文章，研究結果顯示，三分之二體積分數的編織碳纖維和玻璃纖維與嵌入環氧樹脂基質中的石墨烯納米片（GNP）和氧化鋁Al₂O₃納米粒子的混合足以制造具有卓越品質的航空航天結構部件。

論文地址：doi.org/10.3390/polym13234116

分散工藝、手工鋪疊、壓模工藝示意圖

在處理不同載荷水平的復雜問題時，薄壁結構 (TWS) 在飛機工業的結構用途中變得越來越重要。纖維增強聚合物 (FRP) 已被用于制造 TWS，因為它們具有多種優勢，包括提高強度水平、抗腐蝕性能、重量輕、成本效率高和生產簡單。這些優點使 FRP 生產的薄壁結構成為航空航天工業結構用途的理想選擇。

碳纖維已顯示出作為玻璃纖維替代品的巨大前景。與玻璃纖維相比，它具有更好的密度和剛度，使結構部件能夠制造得更輕、更緊湊、更堅固。但是，碳纖維結構的抗損傷能力、抗壓強度和極限應變低于玻璃纖維；碳纖維也顯著昂貴。此外，用兩者之一增強的聚合物可能具有各向異性（取決于方向）的特性。為了提高航空航天結構部件的使用壽命，必須開發和調整創新材料，使其比現在使用的材料更堅固、更輕、更耐疲勞。

該研究團隊采用超聲波處理過程來實現陶瓷納米顆粒與環氧樹脂的最佳分布。研究了開發的聚合物的納米結構、X 射線衍射 (XRD) 圖案、剛度和拉伸特性。研究人員使用兩種策略，即手工鋪疊和壓模成型，通過采用嵌入陶瓷納米顆粒的混合FRP來制造航空結構部件。本研究中的組件使用四層制造，兩層碳纖維和兩層玻璃纖維。

除了陶瓷納米顆粒的均勻分布外，混合 FRP 還展示了改進的機械和微觀結構性能，有助于提高工程設計能力、航空結構部件的耐用性和可靠性以及整體工藝性能。研究人員得出結論，他們已經成功地創造出一種用于航空航天的先進材料并對其進行了表征：“這些結論和發現有助于生產具有非凡性能的成功薄壁結構，例如高強度重量比、抗斷裂韌性、疲勞和損壞”?？傮w而言，該團隊發現混合基體中實現了 GNP 和 Al 2 O 3 的均勻分布，這實際上有助于生產具有卓越性能的成功薄壁結構，適用于航空、航天和飛機工業。

編譯 YUXI

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