俄羅斯科學(xué)家研發(fā)用于航空智能表皮傳感器的碳納米復(fù)合材料

俄羅斯斯科爾科沃科學(xué)技術(shù)研究所Skoltech制造和材料中心的研究小組最近發(fā)表了一項關(guān)于復(fù)合結(jié)構(gòu)的研究("由工業(yè)環(huán)氧色母粒制造的可自我診斷的碳納米復(fù)合材料")，該研究的重點是通過添加碳形成的多功能材料從納米顆粒到聚合物基質(zhì)的設(shè)計，旨在通過廉價的技術(shù)進(jìn)行自我診斷監(jiān)測。

這項研究是由Sergey Abaimov教授的研究小組的博士生Hassaan Ahmad Butt撰寫的，該研究最近發(fā)表在《 Composite Structures》上，并且是一個旨在創(chuàng)建可自我感應(yīng)的材料的多階段項目的一部分，該材料可以通過現(xiàn)有的工業(yè)制造方法加以整合和生產(chǎn)。

完成成型過程后的碳納米復(fù)合材料。稍作修飾后，將測試樣品的壓阻響應(yīng)。這些材料可以成形為幾乎任何大小和形式。Skoltech微納力學(xué)實驗室)

隨著全球范圍內(nèi)聚合物復(fù)合材料對性能的要求逐年提高，碳納米顆粒在添加到此類材料系統(tǒng)中時受到了廣泛關(guān)注。研究表明，它們可以以相對較小的添加量來提高所需的機(jī)械性能，同時始終使最終材料具有導(dǎo)電性和壓阻性。然而，將碳納米顆粒并入大規(guī)模生產(chǎn)是有問題的，需要大量的設(shè)備升級。

"這就是為什么我們決定使用色母粒和工業(yè)上可用的廉價制造技術(shù)?？梢詫⑸噶４鎯Γ\輸和并入大規(guī)模生產(chǎn)路線，而無需進(jìn)行大修。幾乎所有處理熱固性聚合物的設(shè)施都配有簡單的混合機(jī)。"哈桑說。

這項研究研究了碳納米粒子的添加如何改變聚合物基體的電導(dǎo)率，以及在機(jī)械負(fù)載過程中其本身如何發(fā)生變化，受到監(jiān)控，從而與材料所經(jīng)歷的變形有關(guān)。相應(yīng)地，這消除了對復(fù)雜監(jiān)控技術(shù)的需求，只需一個簡單的萬用表即可確定答案。

在Intron 5969通用測試系統(tǒng)中，在拉伸載荷下測試CNT納米復(fù)合材料的壓阻響應(yīng)。電阻值隨著施加的拉伸載荷的增加而變化，這使材料可以發(fā)送有關(guān)其狀況的自報告。銀色的線是導(dǎo)電觸點，LIMESS數(shù)字圖像相關(guān)性(DIC)系統(tǒng)使用白色的斑點來計算應(yīng)變值。圖像是在CDMM機(jī)械測試實驗室拍攝的

從本質(zhì)上講，使用這種材料有可能取代重量關(guān)鍵型系統(tǒng)(如飛機(jī)結(jié)構(gòu))中的傳感器，并且材料本身能夠提供測量結(jié)果。可以使用相同的材料和生產(chǎn)路線來制造用于電路印刷，電磁屏蔽以及專用溫度和濕度傳感器等應(yīng)用的導(dǎo)電材料。材料概念不限于這種特定的制造路線，拉擠成型和真空灌注也可能適用。

Hassaan說："目前的材料的應(yīng)用范圍從航空領(lǐng)域到專門的傳感器。這種材料是獨特的，因為它們可以按比例放大到結(jié)構(gòu)中或按比例縮小以附加為單獨的微型傳感器。"