Узмоцненыя вугляродным валакном матрычныя кампазітныя смалы дэманструюць лепшую ўдзельную трываласць і калянасць, чым металы, але схільныя да стомленага разбурэння.Рынкавы кошт армаваных вугляродным валокнам матрычных кампазітных смол можа дасягнуць 31 мільярда долараў у 2024 годзе, але кошт сістэмы маніторынгу стану структуры для выяўлення стомленых пашкоджанняў можа скласці больш за 5,5 мільярда долараў.
Каб вырашыць гэтую праблему, даследчыкі вывучаюць нанададаткі і самааднаўляльныя палімеры, каб спыніць распаўсюджванне расколін у матэрыялах.У снежні 2021 года даследчыкі з Політэхнічнага інстытута Рэнселара Вашынгтонскага ўніверсітэта і Пекінскага хіміка-тэхналагічнага ўніверсітэта прапанавалі кампазітны матэрыял са шклопадобнай палімернай матрыцай, які можа ліквідаваць пашкоджанне, выкліканае стомленасцю.Матрыца кампазіта складаецца з звычайных эпаксідных смол і спецыяльных эпаксідных смол, якія называюцца витримерами.У параўнанні са звычайнай эпаксіднай смалой галоўная розніца паміж стекловидным агентам заключаецца ў тым, што пры награванні вышэй крытычнай тэмпературы адбываецца зварачальная рэакцыя сшывання, і ён мае здольнасць аднаўляцца.
Нават пасля 100 000 цыклаў пашкоджанняў стомленасць у кампазітах можа быць адменена перыядычным награваннем да тэмпературы крыху вышэй за 80°C.Акрамя таго, выкарыстанне ўласцівасцей вугляродных матэрыялаў награвацца пад уздзеяннем радыёчастотных электрамагнітных палёў можа замяніць выкарыстанне звычайных абагравальнікаў для выбарачнага рамонту кампанентаў.Гэты падыход вырашае «незваротны» характар пашкоджання ад стомленасці і можа амаль на нявызначаны час ліквідаваць або адтэрмінаваць кампазітныя пашкоджанні, выкліканыя стомленасцю, падаўжаючы тэрмін службы канструкцыйных матэрыялаў і зніжаючы выдаткі на тэхнічнае абслугоўванне і эксплуатацыю.
ВАЛАКНО ВУГЛЯРОН / КАРБІД КРЭМНІЮ МОЖА ВЫТРЫВАЦЬ 3500 ° C ЗВЫШКІ ВЫСОКАЯ ТЭМПЕРАТУРА
Канцэптуальнае даследаванне НАСА "Міжзоркавы зонд", якое вядзе Лабараторыя прыкладной фізікі Універсітэта Джона Хопкінса, стане першай місіяй па вывучэнні космасу за межамі нашай Сонечнай сістэмы, якая патрабуе паездкі на большай хуткасці, чым любы іншы касмічны карабель.Далёка.Каб мець магчымасць дасягнуць вельмі вялікіх адлегласцей на вельмі высокіх хуткасцях, міжзоркавым зондам, магчыма, спатрэбіцца выканаць «манеўр Оберса», пры якім зонд будзе набліжацца да сонца і выкарыстоўваць гравітацыю сонца, каб катапультаваць зонд у глыбокі космас.
Каб дасягнуць гэтай мэты, для сонечнага экрана дэтэктара неабходна распрацаваць лёгкі матэрыял са звышвысокай тэмпературай.У ліпені 2021 года амерыканскі распрацоўшчык высокатэмпературных матэрыялаў Advanced Ceramic Fiber Co., Ltd. і Лабараторыя прыкладной фізікі Універсітэта Джона Хопкінса супрацоўнічалі ў распрацоўцы лёгкага звышвысокатэмпературнага керамічнага валакна, якое можа вытрымліваць высокія тэмпературы да 3500°C.Даследчыкі пераўтварылі вонкавы пласт кожнай ніткі з вугляроднага валакна ў карбід металу, напрыклад, карбід крэмнію (SiC/C), шляхам прамога працэсу пераўтварэння.
Даследчыкі пратэставалі ўзоры з выкарыстаннем тэсціравання полымем і вакуумнага нагрэву, і гэтыя матэрыялы паказалі патэнцыял лёгкіх матэрыялаў з нізкім ціскам пары, пашырэння верхняй мяжы 2000 °C для матэрыялаў з вугляроднага валакна і падтрымання пэўнай тэмпературы ў 3500 °C.Механічная трываласць, мяркуецца, што ў будучыні ён будзе выкарыстоўвацца ў сонечным шчыце зонда.
Час публікацыі: 18 ліпеня 2022 г