Kompoziti s smolno matriko, ojačani z ogljikovimi vlakni, kažejo boljšo specifično trdnost in togost kot kovine, vendar so nagnjeni k poškodbam zaradi utrujenosti.Tržna vrednost smolnih matričnih kompozitov, ojačanih z ogljikovimi vlakni, bi lahko leta 2024 dosegla 31 milijard dolarjev, vendar bi lahko stroški sistema za spremljanje zdravja konstrukcije za odkrivanje poškodb zaradi utrujenosti znašali več kot 5,5 milijarde dolarjev.
Da bi rešili to težavo, raziskovalci raziskujejo nano-aditive in samozdravilne polimere, da preprečijo širjenje razpok v materialih.Decembra 2021 so raziskovalci na Politehničnem inštitutu Rensselaer Univerze Washington in Pekinški univerzi za kemijsko tehnologijo predlagali kompozitni material s polimerno matriko, podobno steklu, ki lahko odpravi poškodbe zaradi utrujenosti.Matrica kompozita je sestavljena iz običajnih epoksidnih smol in posebnih epoksidnih smol, imenovanih vitrimeri.V primerjavi z navadno epoksidno smolo je ključna razlika med vitrifikacijskim sredstvom v tem, da pri segrevanju nad kritično temperaturo pride do reverzibilne reakcije navzkrižnega povezovanja in se ima sposobnost samoobnove.
Tudi po 100.000 ciklih poškodb je mogoče utrujenost v kompozitih obrniti s periodičnim segrevanjem do časa malo nad 80 °C.Poleg tega lahko izkoriščanje lastnosti ogljikovih materialov, da se segrejejo, ko so izpostavljeni RF elektromagnetnim poljem, nadomesti uporabo običajnih grelnikov za selektivno popravilo komponent.Ta pristop obravnava "nepopravljivo" naravo poškodb zaradi utrujenosti in lahko obrne ali odloži kompozitno poškodbo, ki jo povzroča utrujenost, skoraj za nedoločen čas, podaljša življenjsko dobo strukturnih materialov in zmanjša stroške vzdrževanja in obratovanja.
VLAKNA IZ OGLJIKA/SILICIJEVEGA KARBIDA VZDRŽIJO 3500 °C ULTRA VISOKE TEMPERATURE
Nasina konceptna študija "Interstellar Probe", ki jo vodi Laboratorij za uporabno fiziko Univerze Johns Hopkins, bo prva misija za raziskovanje vesolja zunaj našega sončnega sistema, ki bo zahtevala potovanje z večjimi hitrostmi kot katera koli druga vesoljska plovila.daleč.Da bi lahko dosegle zelo velike razdalje pri zelo visokih hitrostih, bodo medzvezdne sonde morda morale izvesti "Obersov manever", ki bi sondo zavihtel blizu sonca in uporabil sončno gravitacijo za katapultiranje sonde v globoko vesolje.
Da bi dosegli ta cilj, je treba razviti lahek material za ultra visoke temperature za sončni ščit detektorja.Julija 2021 sta ameriški razvijalec visokotemperaturnih materialov Advanced Ceramic Fiber Co., Ltd. in Laboratorij za uporabno fiziko Univerze Johns Hopkins sodelovala pri razvoju lahkega ultravisokotemperaturnega keramičnega vlakna, ki lahko prenese visoke temperature 3500 °C.Raziskovalci so z neposrednim postopkom pretvorbe zunanjo plast vsakega filamenta iz ogljikovih vlaken pretvorili v kovinski karbid, kot je silicijev karbid (SiC/C).
Raziskovalci so testirali vzorce z uporabo plamenskega testiranja in vakuumskega segrevanja, ti materiali pa so pokazali potencial lahkih materialov z nizkim parnim tlakom, razširitev trenutne zgornje meje 2000 °C za materiale iz ogljikovih vlaken in vzdrževanje določene temperature pri 3500 °C.Mehanska trdnost, v prihodnosti naj bi se uporabljala v sončnem ščitu sonde.
Čas objave: 18. julij 2022