Komposit matriks resin bertetulang gentian karbon mempamerkan kekuatan dan kekukuhan khusus yang lebih baik daripada logam, tetapi terdedah kepada kegagalan keletihan. Nilai pasaran komposit matriks resin bertetulang gentian karbon boleh mencecah $31 bilion pada 2024, tetapi kos sistem pemantauan kesihatan struktur untuk mengesan kerosakan keletihan boleh mencecah $5.5 bilion.
Untuk menangani masalah ini, penyelidik sedang meneroka bahan tambahan nano dan polimer penyembuhan diri untuk menghentikan keretakan daripada merebak dalam bahan. Pada Disember 2021, penyelidik di Institut Politeknik Rensselaer Universiti Washington dan Universiti Teknologi Kimia Beijing mencadangkan bahan komposit dengan matriks polimer seperti kaca yang boleh membalikkan kerosakan keletihan. Matriks komposit terdiri daripada resin epoksi konvensional dan resin epoksi khas yang dipanggil vitrimer. Berbanding dengan resin epoksi biasa, perbezaan utama antara agen vitrifikasi ialah apabila dipanaskan di atas suhu kritikal, tindak balas silang silang boleh balik berlaku, dan ia mempunyai keupayaan untuk membaiki dirinya sendiri.
Walaupun selepas 100,000 kitaran kerosakan, keletihan dalam komposit boleh diterbalikkan dengan pemanasan berkala kepada masa yang hanya melebihi 80°C. Selain itu, mengeksploitasi sifat bahan karbon untuk memanaskan apabila terdedah kepada medan elektromagnet RF boleh menggantikan penggunaan pemanas konvensional untuk membaiki komponen secara terpilih. Pendekatan ini menangani sifat kerosakan keletihan yang "tidak dapat dipulihkan" dan boleh membalikkan atau melambatkan kerosakan akibat keletihan komposit hampir selama-lamanya, memanjangkan hayat bahan struktur dan mengurangkan kos penyelenggaraan dan operasi.
SERAT KARBON / SILIKON KARBIDA BOLEH TAHAN 3500 ° C SUHU ULTRA-TINGGI
Kajian konsep "Interstellar Probe" NASA, yang diketuai oleh Makmal Fizik Gunaan Universiti Johns Hopkins, akan menjadi misi pertama untuk meneroka ruang di luar sistem suria kita, yang memerlukan perjalanan pada kelajuan yang lebih pantas daripada mana-mana kapal angkasa lain. Jauh. Untuk dapat mencapai jarak yang sangat jauh pada kelajuan yang sangat tinggi, kuar antara bintang mungkin perlu melakukan "manuver Obers", yang akan mengayunkan kuar itu dekat dengan matahari dan menggunakan graviti matahari untuk melonjakkan kuar ke angkasa lepas.
Untuk mencapai matlamat ini, bahan ringan dan suhu ultra tinggi perlu dibangunkan untuk perisai suria pengesan. Pada Julai 2021, pembangun bahan suhu tinggi Amerika Advanced Ceramic Fiber Co., Ltd. dan Makmal Fizik Gunaan Universiti Johns Hopkins bekerjasama untuk membangunkan gentian seramik suhu ultra-tinggi yang ringan dan boleh menahan suhu tinggi 3500°C. Para penyelidik menukar lapisan luar setiap filamen gentian karbon menjadi karbida logam seperti silikon karbida (SiC/C) melalui proses penukaran langsung.
Para penyelidik menguji sampel menggunakan ujian nyalaan dan pemanasan vakum, dan bahan ini menunjukkan potensi bahan tekanan wap yang ringan dan rendah, memanjangkan had atas semasa 2000°C untuk bahan gentian karbon, dan mengekalkan suhu tertentu pada 3500°C. Kekuatan mekanikal, ia dijangka akan digunakan dalam perisai suria probe pada masa hadapan.
Masa siaran: Jul-18-2022