کامپوزیت های ماتریکس رزین تقویت شده با فیبر کربن استحکام و سفتی بهتری نسبت به فلزات نشان می دهند، اما مستعد شکست خستگی هستند. ارزش بازار کامپوزیت های ماتریکس رزین تقویت شده با فیبر کربن می تواند در سال 2024 به 31 میلیارد دلار برسد، اما هزینه سیستم نظارت بر سلامت ساختاری برای تشخیص آسیب خستگی می تواند بیش از 5.5 میلیارد دلار باشد.
برای رفع این مشکل، محققان در حال بررسی نانو افزودنی ها و پلیمرهای خود ترمیم شونده هستند تا از انتشار ترک در مواد جلوگیری کنند. در دسامبر 2021، محققان مؤسسه پلی تکنیک Rensselaer دانشگاه واشنگتن و دانشگاه فناوری شیمیایی پکن، یک ماده کامپوزیتی با ماتریس پلیمری شیشه مانند را پیشنهاد کردند که می تواند آسیب ناشی از خستگی را معکوس کند. ماتریس کامپوزیت از رزین های اپوکسی معمولی و رزین های اپوکسی مخصوص به نام ویتریمر تشکیل شده است. در مقایسه با رزین اپوکسی معمولی، تفاوت اصلی بین عامل انجماد این است که وقتی بالاتر از دمای بحرانی گرم می شود، یک واکنش اتصال متقابل برگشت پذیر رخ می دهد و این توانایی را دارد که خود را ترمیم کند.
حتی پس از 100000 چرخه آسیب، خستگی در کامپوزیت ها را می توان با حرارت دادن دوره ای تا زمانی کمی بالاتر از 80 درجه سانتی گراد معکوس کرد. علاوه بر این، بهره‌برداری از خواص مواد کربنی برای گرم شدن هنگام قرار گرفتن در معرض میدان‌های الکترومغناطیسی RF می‌تواند جایگزین استفاده از بخاری‌های معمولی برای تعمیر انتخابی قطعات شود. این رویکرد به ماهیت «غیرقابل برگشت» آسیب خستگی می‌پردازد و می‌تواند آسیب‌های ناشی از خستگی مرکب را تقریباً به طور نامحدود معکوس یا به تأخیر بیاندازد، عمر مصالح ساختاری را افزایش داده و هزینه‌های نگهداری و عملیاتی را کاهش می‌دهد.
الیاف کربن / سیلیکون کاربید می تواند تا 3500 درجه سانتیگراد دمای فوق العاده بالا را تحمل کند
مطالعه مفهومی "کاوشگر بین ستاره ای" ناسا، به رهبری آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جانز هاپکینز، اولین ماموریتی است که فضای فراتر از منظومه شمسی را کاوش می کند و به سفر با سرعت های سریعتر از هر فضاپیما دیگری نیاز دارد. دور. کاوشگرهای بین‌ستاره‌ای برای اینکه بتوانند با سرعت‌های بسیار بالا به فواصل بسیار طولانی برسند، ممکن است نیاز به انجام یک «مانور اوبرس» داشته باشند که کاوشگر را نزدیک خورشید می‌چرخاند و از گرانش خورشید برای منجنیق کردن کاوشگر به اعماق فضا استفاده می‌کند.
برای دستیابی به این هدف، باید یک ماده سبک وزن با دمای فوق العاده بالا برای سپر خورشیدی آشکارساز ساخته شود. در ژوئیه 2021، شرکت توسعه دهنده مواد با دمای بالا آمریکایی Advanced Ceramic Fiber Co., Ltd. و آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جانز هاپکینز، برای ایجاد یک الیاف سرامیکی سبک وزن با دمای فوق العاده بالا که می تواند دمای بالای 3500 درجه سانتیگراد را تحمل کند، همکاری کردند. محققان لایه بیرونی هر رشته فیبر کربن را از طریق یک فرآیند تبدیل مستقیم به یک کاربید فلزی مانند کاربید سیلیکون (SiC/C) تبدیل کردند.
محققان نمونه ها را با استفاده از آزمایش شعله و گرمایش خلاء آزمایش کردند و این مواد پتانسیل مواد سبک وزن و فشار بخار کم را نشان دادند، حد بالایی فعلی 2000 درجه سانتیگراد را برای مواد فیبر کربنی افزایش دادند و دمای مشخصی را در 3500 درجه سانتیگراد حفظ کردند. از نظر مقاومت مکانیکی، انتظار می رود در آینده در سپر خورشیدی کاوشگر استفاده شود.
زمان ارسال: ژوئیه-18-2022