11月26日，Polymers期刊發(fā)表“航空結(jié)構(gòu)應(yīng)用中添加陶瓷納米顆粒的混合纖維增強(qiáng)聚合物合成與表征”文章，研究結(jié)果顯示，三分之二體積分?jǐn)?shù)的編織碳纖維和玻璃纖維與嵌入環(huán)氧樹(shù)脂基質(zhì)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(zhì)的航空航天結(jié)構(gòu)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(fù)雜問(wèn)題時(shí)，薄壁結(jié)構(gòu) (TWS) 在飛機(jī)工業(yè)的結(jié)構(gòu)用途中變得越來(lái)越重要。纖維增強(qiáng)聚合物 (FRP) 已被用于制造 TWS，因?yàn)樗鼈兙哂卸喾N優(yōu)勢(shì)，包括提高強(qiáng)度水平、抗腐蝕性能、重量輕、成本效率高和生產(chǎn)簡(jiǎn)單。這些優(yōu)點(diǎn)使 FRP 生產(chǎn)的薄壁結(jié)構(gòu)成為航空航天工業(yè)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)部件能夠制造得更輕、更緊湊、更堅(jiān)固。但是，碳纖維結(jié)構(gòu)的抗損傷能力、抗壓強(qiáng)度和極限應(yīng)變低于玻璃纖維；碳纖維也顯著昂貴。此外，用兩者之一增強(qiáng)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(jié)構(gòu)部件的使用壽命，必須開(kāi)發(fā)和調(diào)整創(chuàng)新材料，使其比現(xiàn)在使用的材料更堅(jiān)固、更輕、更耐疲勞。

該研究團(tuán)隊(duì)采用超聲波處理過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)陶瓷納米顆粒與環(huán)氧樹(shù)脂的最佳分布。研究了開(kāi)發(fā)的聚合物的納米結(jié)構(gòu)、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(guò)采用嵌入陶瓷納米顆粒的混合FRP來(lái)制造航空結(jié)構(gòu)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(jìn)的機(jī)械和微觀結(jié)構(gòu)性能，有助于提高工程設(shè)計(jì)能力、航空結(jié)構(gòu)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(jié)論，他們已經(jīng)成功地創(chuàng)造出一種用于航空航天的先進(jìn)材料并對(duì)其進(jìn)行了表征：“這些結(jié)論和發(fā)現(xiàn)有助于生產(chǎn)具有非凡性能的成功薄壁結(jié)構(gòu)，例如高強(qiáng)度重量比、抗斷裂韌性、疲勞和損壞”?？傮w而言，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)混合基體中實(shí)現(xiàn)了 GNP 和 Al 2 O 3 的均勻分布，這實(shí)際上有助于生產(chǎn)具有卓越性能的成功薄壁結(jié)構(gòu)，適用于航空、航天和飛機(jī)工業(yè)。

編譯 YUXI

版權(quán)聲明：  

本文為粉體圈原創(chuàng)作品，未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載，也不得歪曲、篡改或復(fù)制本文內(nèi)容，否則本公司將依法追究法律責(zé)任。