Kompoziti matrice smole ojačani ugljičnim vlaknima pokazuju bolju specifičnu čvrstoću i krutost od metala, ali su skloni loma uslijed zamora.Tržišna vrijednost smolastih matričnih kompozita ojačanih ugljičnim vlaknima mogla bi dosegnuti 31 milijardu dolara 2024. godine, ali trošak sustava za praćenje stanja konstrukcije za otkrivanje oštećenja uslijed zamora mogao bi biti veći od 5,5 milijardi dolara.
Kako bi riješili ovaj problem, istraživači istražuju nano-aditive i samozacjeljujuće polimere kako bi spriječili širenje pukotina u materijalima.U prosincu 2021. istraživači s Politehničkog instituta Rensselaer Sveučilišta u Washingtonu i Pekinškog sveučilišta za kemijsku tehnologiju predložili su kompozitni materijal s polimernom matricom nalik staklu koja može poništiti oštećenja uzrokovana zamorom.Matrica kompozita sastoji se od konvencionalnih epoksidnih smola i posebnih epoksidnih smola koje se nazivaju vitrimeri.U usporedbi s običnom epoksidnom smolom, ključna razlika između sredstva za ostakljivanje je u tome što kada se zagrije iznad kritične temperature, dolazi do reverzibilne reakcije umrežavanja i ima sposobnost samopopravljanja.
Čak i nakon 100.000 ciklusa oštećenja, zamor u kompozitima može se poništiti povremenim zagrijavanjem do vremena malo iznad 80°C.Osim toga, iskorištavanje svojstava ugljičnih materijala da se zagrijavaju kada su izloženi RF elektromagnetskim poljima može zamijeniti upotrebu konvencionalnih grijača za selektivno popravljanje komponenti.Ovaj pristup se bavi "nepovratnom" prirodom oštećenja uslijed zamora i može poništiti ili odgoditi kompozitna oštećenja izazvana zamorom gotovo na neodređeno vrijeme, produžujući vijek trajanja konstrukcijskih materijala i smanjujući troškove održavanja i rada.
KARBON / SILICION KARBID VLAKNO MOŽE IZDRŽATI 3500 ° C ULTRA-VISOKE TEMPERATURE
NASA-ina konceptna studija "Interstellar Probe", koju vodi Laboratorij za primijenjenu fiziku Sveučilišta Johns Hopkins, bit će prva misija za istraživanje svemira izvan našeg Sunčevog sustava, zahtijevajući putovanje većim brzinama od bilo koje druge svemirske letjelice.Daleko.Da bi mogle doseći vrlo velike udaljenosti pri vrlo velikim brzinama, međuzvjezdane sonde će možda trebati izvesti "Obersov manevar", koji bi zanjihao sondu blizu sunca i iskoristio sunčevu gravitaciju za katapultiranje sonde u duboki svemir.
Kako bi se postigao ovaj cilj, potrebno je razviti lagani materijal za ultra visoke temperature za solarni štit detektora.U srpnju 2021., američki proizvođač visokotemperaturnih materijala Advanced Ceramic Fiber Co., Ltd. i Laboratorij za primijenjenu fiziku Sveučilišta Johns Hopkins surađivali su na razvoju laganog, ultravisokog temperaturnog keramičkog vlakna koje može izdržati visoke temperature od 3500°C.Istraživači su vanjski sloj svakog filamenta od karbonskih vlakana pretvorili u metalni karbid kao što je silicijev karbid (SiC/C) kroz izravni proces pretvorbe.
Istraživači su testirali uzorke ispitivanjem plamenom i vakuumskim zagrijavanjem, a ti su materijali pokazali potencijal laganih materijala s niskim tlakom pare, produžujući trenutnu gornju granicu od 2000°C za materijale od karbonskih vlakana i održavajući određenu temperaturu na 3500°C.Mehanička čvrstoća, očekuje se da će se koristiti u solarnom štitu sonde u budućnosti.
Vrijeme objave: 18. srpnja 2022