新工藝讓碳納米復合材料離實用工業化又近了一步

斯科爾科沃科學和技術學院(Skoltech)設計、制造和材料中心的一個研究小組近發表了一項研究,重點是通過將碳納米顆粒添加到聚合物基質中創建的多功能材料,旨在通過一種廉價的技術實現自我診斷監測。
  這項研究的論文由Sergey Abaimov教授研究小組的博士生Hassaan Ahmad Butt撰寫,近發表在《Composite Structures》上,是一個旨在創造自感應材料的多階段項目的一部分,該材料可以利用現有的工業制造路線進行整合和生產。
  隨著范圍內對聚合物復合材料的性能要求逐年提高,碳納米顆粒在加入此類材料體系時受到了大量關注。研究表明,它們可以用相對較少的添加量增加所需的機械性能,同時使終材料具有導電和壓阻的性質。然而,碳納米粒子融入大規模生產是個問題,需要密集的設施升級。
  "這就是為什么我們決定使用母粒和工業上可用的廉價制造技術。母料可以儲存、運輸并納入大規模生產路線,而無需進行昂貴的檢修。幾乎每個處理熱固性聚合物的設施都有一個簡單的混合器,"Hassaan說。
  該研究探討了碳納米顆粒的添加如何改變聚合物基體的電導率,以及這本身如何在機械負載過程中發生變化,從而與材料所經歷的變形相關。反過來,這就省去了復雜的監測技術,一個簡單的萬用表就能確定答案。
  從本質上講,使用這種材料有可能取代飛機結構等重量關鍵系統中的傳感器,材料本身就能提供測量。同樣的材料和生產路線可以用于制造導電材料,應用于電路印刷、電磁屏蔽和專用的溫度和濕度傳感器等。該材料概念并不局限于這種特定的制造路線,拉擠和真空灌注也有可能適用。
  "目前材料的應用范圍從航空航天領域到專用傳感器。這些材料的獨特之處在于,它們可以放大成獨立結構,也可以縮小成獨立的微型傳感器。"Hassaan說。
  論文標題為《Self-diagnostic carbon nanocomposites manufactured from industrial epoxy masterbatches》。