Учёные создали композит с функцией многократного самовосстановления

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

В Университете штата Северная Каролина создан новый тип композитного материала, демонстрирующий способность к многократному самовосстановлению. Разработка, возглавленная доцентом Джейсоном Патриком, нацелена на устранение микротрещин и расслоений, что является распространенной проблемой для существующих конструкций.

Основой технологии является армированный волокнами полимер (АВП), широко используемый материал, известный своими механическими свойствами и низким весом. Основным недостатком АВП является расслоение, при котором слои материала начинают отделяться друг от друга, что приводит к сокращению срока службы. Традиционные АВП имеют срок службы от 15 до 40 лет, тогда как крупным инфраструктурным проектам и некоторым видам транспорта требуется эксплуатация в течение более длительных периодов, что влечёт за собой необходимость дорогостоящего ремонта.

Автор: freepik Источник: ru.freepik.com

Для решения этой проблемы исследователи применили двухэтапный подход. Сначала термопласт под названием EMAA был нанесён методом 3D-печати непосредственно на слои стеклопластика, что само по себе увеличило сопротивление исходного материала расслоению в 2-4 раза по сравнению с традиционными композитами. Вторым шагом стало встраивание углеродных нагревателей в другие слои материала. При подаче электрического тока эти нагреватели разогревают EMAA, который затем расплавляется, заполняет образовавшиеся трещины и сплавляет слои, эффективно восстанавливая структуру.

Испытания продемонстрировали высокую эффективность нового композита. В течение 40 дней образцы материала подвергались преднамеренному разрушению и последующему восстановлению более 1000 раз. В первые 500 циклов материал сохранял прочность, превосходящую прочность обычного композита. После 500 циклов наблюдалось незначительное снижение прочности, обусловленное накоплением остатков волокон в системе, однако общая эффективность оставалась значительно выше, чем у повреждённого традиционного композитного материала. Этот подход превосходит существующие одноразовые методы самовосстановления, основанные на микрокапсулах с жидким клеем, поскольку позволяет проводить ремонт в одном и том же месте многократно.

Автор: Jason Patrick, NC State University Источник: www.universetoday.com

Потенциальные области применения этой технологии включают космические аппараты и объекты в условиях незначительной атмосферы, такие как Луна или Марс, где микрометеориты могут вызывать микротрещины. Способность к самовосстановлению, требующая лишь электрической энергии, делает её перспективной для долгосрочных космических миссий. Ветряные турбины, которые также состоят преимущественно из стеклопластика и имеют срок службы около 20 лет, могут получить выгоду от нового материала, потенциально увеличивая срок службы до более чем 100 лет, что улучшит экономические показатели и решит проблемы утилизации отходов.

Для коммерциализации технологии доктор Патрик основал компанию Structeryx Inc., которая получила лицензию от университета. Компания планирует развивать партнёрские отношения для внедрения технологии в различные отрасли. Важно отметить, что, несмотря на преимущества, существуют потенциальные ограничения, такие как возможное увеличение веса материала и повышение стоимости производства, которые могут повлиять на его применимость в аэрокосмической отрасли или на экономическую целесообразность в других сферах. Для широкого внедрения технологии требуется дальнейшая разработка и испытания.

Источник: Universe Today

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему барсук делит свою нору с лисицей, даже когда у обоих есть детёныши

Представьте старую барсучью нору с несколькими выходами. Из одного появляется барсук, а немного позже из соседнего выходит лисица. Причём оба животных здесь не случайные гости. Под землёй у каждого...

От The Beatles до Майкла Джексона: как киномагнитофон Nagra создавал историю музыки

Nagra знают в основном по кино и репортажам. Швейцарские портативные катушечные магнитофоны разработал польский инженер Стефан Кудельский, а само название по-польски означает «запишет». С конца...

Optonica SA-2121H: ресивер, где проще заменить транзисторы, чем один конденсатор

В 1975 году японская Sharp выделила звуковое направление в отдельное подразделение Optonica. Задумывали его как конкурента признанным производителям hi-fi аппаратуры, и линейка получилась широкая:...

Аккумуляторы из вторсырья превзошли новые заводские батареи: как модернизация катода и графита увеличила их ресурс в два раза

Литий-ионные аккумуляторы окружают нас повсюду: они питают смартфоны, ноутбуки, электроинструменты, системы хранения энергии и электромобили. У всех этих батарей есть общая проблема — со...

7300 лет назад супервулкан засыпал Японию пеплом. Почему одни племена вымерли, а другие пережили демографический скачок

Около 7300 лет назад в Восточно-Китайском море, всего в тридцати километрах к югу от японского острова Кюсю, проснулся подводный вулкан Кикай. Это извержение получило в науке двойное имя...