Süsinikkiuga tugevdatud vaigumaatrikskomposiitidel on parem eritugevus ja jäikus kui metallidel, kuid need võivad väsima hakata.Süsinikkiududega tugevdatud vaigumaatrikskomposiitide turuväärtus võib 2024. aastal ulatuda 31 miljardi dollarini, kuid väsimuskahjustuste tuvastamiseks mõeldud struktuurse terviseseiresüsteemi maksumus võib ulatuda 5,5 miljardi dollarini.
Selle probleemi lahendamiseks uurivad teadlased nanolisandeid ja iseparanevaid polümeere, et peatada materjalides pragude levimine.2021. aasta detsembris pakkusid Washingtoni ülikooli Rensselaeri polütehnilise instituudi ja Pekingi keemiatehnoloogia ülikooli teadlased välja klaasitaolise polümeermaatriksiga komposiitmaterjali, mis võib väsimuskahjustusi tagasi pöörata.Komposiidi maatriks koosneb tavapärastest epoksüvaikudest ja spetsiaalsetest epoksüvaikudest, mida nimetatakse vitrimeerideks.Võrreldes tavalise epoksüvaiguga on klaasistusaine peamine erinevus see, et kriitilisest temperatuurist kõrgemal kuumutamisel toimub pöörduv ristsidumise reaktsioon ja see suudab end parandada.
Isegi pärast 100 000 kahjustustsüklit saab komposiitide väsimust muuta perioodilise kuumutamisega temperatuurini veidi üle 80 °C.Lisaks võib süsinikmaterjalide kuumenemisomaduste ärakasutamine raadiosageduslike elektromagnetväljadega kokkupuutel asendada tavapäraste küttekehade kasutamise komponentide valikuliseks parandamiseks.See lähenemine käsitleb väsimuskahjustuste "pöördumatut" olemust ja võib komposiitväsimusest põhjustatud kahjustusi peaaegu lõputult tagasi pöörata või edasi lükata, pikendades konstruktsioonimaterjalide eluiga ning vähendades hooldus- ja tegevuskulusid.
SÜsinik / Ränikarbiidkiud talub 3500 ° C ULTRAKÕRGET TEMPERATUURI
NASA "Interstellar Probe" kontseptsiooniuuring, mida juhib Johns Hopkinsi ülikooli rakendusfüüsika labor, on esimene missioon, mis uurib kosmost väljaspool meie päikesesüsteemi, mis nõuab suuremat kiirust kui ükski teine kosmoselaev.Kaugel.Väga suure kiirusega väga pikkadele vahemaadele jõudmiseks peavad tähtedevahelised sondid tegema "Obersi manöövri", mis viiks sondi päikese lähedale ja kasutaks päikese gravitatsiooni, et katapulteerida sondi süvakosmosesse.
Selle eesmärgi saavutamiseks tuleb detektori päikesekilbi jaoks välja töötada kerge ülikõrge temperatuuriga materjal.2021. aasta juulis tegid Ameerika kõrgtemperatuursete materjalide arendaja Advanced Ceramic Fiber Co., Ltd. ja Johns Hopkinsi ülikooli rakendusfüüsika laboratoorium koostööd, et töötada välja kerge ja ülikõrge temperatuuriga keraamiline kiud, mis talub kuni 3500 °C kõrgeid temperatuure.Teadlased muutsid iga süsinikkiust hõõgniidi välimise kihi otsese konversiooniprotsessi kaudu metallkarbiidiks, näiteks ränikarbiidiks (SiC/C).
Teadlased testisid proove leektestimise ja vaakumkuumutusega ning need materjalid näitasid kergete ja madala aururõhuga materjalide potentsiaali, pikendades süsinikkiudmaterjalide praegust ülempiiri 2000 °C ja hoides teatud temperatuuri 3500 °C juures.Mehaaniline tugevus, seda loodetakse tulevikus kasutada sondi päikesekilbis.
Postitusaeg: 18. juuli 2022