納米縫紉使碳纖維復(fù)合材料牢不可摧

如何讓在飛機(jī)中使用的本已很耐用的復(fù)合材料變得更加結(jié)實(shí)？答案是加入一點(diǎn)點(diǎn)碳。研究人員發(fā)現(xiàn)，在復(fù)合材料的碳素纖維中添加更多的碳——通常是極細(xì)微的碳納米管，能夠充分增加它們的剛性。這項(xiàng)技術(shù)一旦商業(yè)化，無疑將使飛機(jī)的關(guān)鍵部件和其他機(jī)械變得幾近堅(jiān)不可摧。

當(dāng)今的飛機(jī)部件多由碳纖維復(fù)合材料制成，由碳纖維和環(huán)氧樹脂復(fù)合而成，這種樹脂會(huì)在碾壓過程中變得很脆弱。一旦遭受重壓，這些夾層便會(huì)破裂，這種情況被稱為層間斷裂，它會(huì)對(duì)飛行中的飛機(jī)造成致命的破壞。如何讓在飛機(jī)中使用的本已很耐用的復(fù)合材料變得更加結(jié)實(shí)？

日前，美國(guó)劍橋市麻省理工學(xué)院（MIT）的研究小組終于找到了一種有效而簡(jiǎn)單的改進(jìn)技術(shù)。研究人員對(duì)碳纖維做了改進(jìn)：將碳纖維加熱至750攝氏度，從而使其生成由碳納米管構(gòu)成的“觸須”。之后，他們?cè)賹⑦@些短而粗的“觸須”織入之前的碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中。最終，碳納米管將這些夾層緊緊地縫合在一起，從而產(chǎn)生了牢不可摧的效果。 123456


圖 碳納米管（藍(lán)色）縫紉技術(shù)加固碳纖維復(fù)合材料
研究人員稱，與現(xiàn)有的材料相比，新的復(fù)合材料的強(qiáng)度是前者的10倍。研究人員在《復(fù)合材料雜志》上公布了這一研究成果。
主持這一研究的宇宙航空工程師Brian
Wardle表示，他期待進(jìn)一步的改進(jìn)能夠增加新材料的強(qiáng)度。由于這一技術(shù)具有極大的優(yōu)勢(shì)，研究小組專家計(jì)劃在今年的晚些時(shí)候成立一家公司，以便開發(fā)這種新材料的商業(yè)價(jià)值。
英國(guó)南安普敦大學(xué)的材料工程師S. Mark
Spearing指出：自從層合復(fù)合材料在上世紀(jì)60年代末期問世以來，其所存在的層間斷裂隱患一直為人們廣泛關(guān)注。如今，與其他方法相比，新的“納米縫紉”技術(shù)將成為強(qiáng)化這種材料從而避免意外損傷的有效方法。