《美国空军研究实验室开发新型混杂纳米材料》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2020-09-09
  • 美国空军研究实验室正在开发一种用于制造陶瓷基复合材料的陶瓷先驱体聚合物接枝纳米颗粒(或称毛状纳米颗粒,HNP)。HNP是一种混杂材料,由固体纳米颗粒内核和围绕在其周围像毛发一样的聚合物外壳组成,大小相当于一个小型病毒。新的材料可用于制造由陶瓷基复合材料制成的飞机零件,如喷气发动机。

    在陶瓷基复合材料的制造过程中,用于将陶瓷纤维粘合在一起的材料会大大收缩并形成裂缝和孔隙,未了解决这一问题,需要使用具有良好流动性的HNP对陶瓷进行渗透,以填充其中的裂缝和空隙,在此项目中,研究人员使用了无机硅聚合物来代替以往的聚苯乙烯等有机聚合物来作为HNP的聚合物外壳。结果表明,之前的填充材料需要经历6~10次渗透过程,新的填充材料有望将渗透次数较少一半,从而实现了更快的生产速度和更低的生产成本。

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    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2020-04-02
    • 美国空军研究实验室率领的研究团队使用新材料和新工艺制造了11英尺(3.3528米)长的S形发动机进气道,并对新方法生产零件的成本和生产效率进行量化。 传统方法是将合成树脂预浸料手工铺放到多件式钢制芯轴上,之后放入高压釜中进行固化;新的方法是将干纤维自动编织到单件式形状记忆聚合物芯轴上,之后放入加热炉进行固化新的方法引入了可重复使用的形状记忆聚合物芯轴、自动编织层工艺和基于真空辅助树脂传递工艺(VARTM)复合材料固化技术的加热炉,显著降低成本并缩短工艺周期。 目前,该团队已完成编织体结构的设计、形状记忆聚合物模具的制造以及形状记忆聚合物芯轴的定型。由于进气道结构复杂,必须进行多次迭代才能优化编织过程的机器设置,从而最大程度地减少复合材料起皱。该团队总共将制造4个进气道,并将传统零件的成本和工艺周期与新设计进行比较。
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    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2019-12-20
    • 美国橡树岭国家实验室(ORNL)的研究者表示,当所开发的新型聚合物被用于碳纤维增强复合材料(CFRP)的表面防护层时,能够作为飞机防雷击的有效保护层。 CFRP是理想的轻量化材料,常被用于航空飞行器的外饰件。尽管在轻量化方面CFRP优势明显,但它也有明显的缺点,即导电性和耐热性较差,这使该材料更易遭遇雷击。因此,雷击对CFRP的破坏往往是灾难性的。 常用的雷击防护(LSP)技术是在复合材料结构顶部覆盖金属箔或薄膜。该技术的突出缺点包括重量增加、电偶腐蚀和昂贵的集成/维修成本。在ORNL的研究中,研究者开发了一种易于应用的全聚合物雷击防护新材料。该材料是在热固性交联聚合物二乙烯基苯(DVB)中添加聚苯胺(PANI)等本征导电聚合物,制成的厚度为0.25-0.4 mm的粘接层。实验中,CFRP结构表面涂覆一层PANI基雷击防护层,当模拟雷击电流为100 kA时,样品实现了有效的电流耗散,而样品结构本身保持100%安全。PANI因为具有自组装性能,而拥有形成三维导电网络结构的能力,这使它与碳/金属纳米填料的雷击防护技术相比更具优势。同时,该研究还证明,含有PANI保护层的CFRP结构的剩余强度接近100%。 “我们采用3D打印技术,在CFRP表面涂覆一层易于操作的粘接材料,”ORNL的Vipin Kumar表示。“特殊的聚合物链段结构使得该材料导电性更强、热处理时的强度更高。”在该研究中,研究者对有、无聚合物保护的CFRP材料进行了模拟雷击的对照试验。“经目测,有聚合物保护的CFRP试样表现出了极小的损伤,且散热更加均匀,”Kumar介绍说。“实验结果表明,聚合物层为雷击电流的导出提供了有效且连续的路径。” 相关研究内容发表在Composites Science and Technology, Volume 172, 1 March 2019,49-57。