Ar oglekļa šķiedru pastiprinātiem sveķu matricas kompozītmateriāliem ir labāka īpatnējā izturība un stingrība nekā metāliem, taču tie ir pakļauti noguruma bojājumiem.Ar oglekļa šķiedru pastiprinātu sveķu matricas kompozītmateriālu tirgus vērtība 2024. gadā varētu sasniegt 31 miljardu ASV dolāru, bet strukturālās veselības uzraudzības sistēmas izmaksas, lai noteiktu noguruma radītos bojājumus, varētu pārsniegt 5,5 miljardus ASV dolāru.
Lai risinātu šo problēmu, pētnieki pēta nanopiedevas un pašdziedinošus polimērus, lai novērstu plaisu izplatīšanos materiālos.2021. gada decembrī Vašingtonas Universitātes Renselera Politehniskā institūta un Pekinas Ķīmiskās tehnoloģijas universitātes pētnieki ierosināja kompozītmateriālu ar stiklam līdzīgu polimēru matricu, kas var novērst noguruma radītos bojājumus.Kompozīta matrica sastāv no parastajiem epoksīdsveķiem un īpašiem epoksīda sveķiem, ko sauc par vitrimeriem.Salīdzinot ar parastajiem epoksīda sveķiem, galvenā atšķirība starp stiklojošo vielu ir tā, ka, uzkarsējot virs kritiskās temperatūras, notiek atgriezeniska šķērssaistīšanas reakcija, un tā spēj pati sevi salabot.
Pat pēc 100 000 bojājumu cikliem kompozītmateriālu nogurumu var novērst, periodiski karsējot līdz laikam, kas nedaudz pārsniedz 80°C.Turklāt oglekļa materiālu īpašību izmantošana uzkarst, pakļaujot to RF elektromagnētisko lauku iedarbībai, var aizstāt parasto sildītāju izmantošanu selektīvai sastāvdaļu remontam.Šī pieeja risina noguruma bojājumu "neatgriezenisko" raksturu un var mainīt vai aizkavēt kompozītmateriālu noguruma izraisītus bojājumus gandrīz uz nenoteiktu laiku, pagarinot strukturālo materiālu kalpošanas laiku un samazinot uzturēšanas un ekspluatācijas izmaksas.
OGLEKĻA/SILIKONA KARBĪDA ŠĶIEDRAS VAR IZTURĒT 3500°C ULTRAAUGSTU TEMPERATŪRU
NASA "Starpzvaigžņu zondes" konceptuālais pētījums, ko vadīs Džona Hopkinsa universitātes Lietišķās fizikas laboratorija, būs pirmā misija, lai izpētītu kosmosu ārpus mūsu Saules sistēmas, kas prasīs ceļojumu ar lielāku ātrumu nekā jebkuram citam kosmosa kuģim.Tālu.Lai varētu sasniegt ļoti lielus attālumus ar ļoti lielu ātrumu, starpzvaigžņu zondēm, iespējams, būs jāveic "Obersa manevrs", kas pavirzītu zondi tuvu saulei un izmantotu saules gravitāciju, lai zondi katapultētu dziļā kosmosā.
Lai sasniegtu šo mērķi, ir jāizstrādā viegls, īpaši augstas temperatūras materiāls detektora saules vairogam.2021. gada jūlijā amerikāņu augstas temperatūras materiālu izstrādātājs Advanced Ceramic Fiber Co., Ltd. un Džona Hopkinsa universitātes lietišķās fizikas laboratorija sadarbojās, lai izstrādātu vieglu, īpaši augstas temperatūras keramikas šķiedru, kas var izturēt augstu temperatūru līdz 3500°C.Pētnieki pārveidoja katra oglekļa šķiedras pavediena ārējo slāni metāla karbīdā, piemēram, silīcija karbīdā (SiC / C), izmantojot tiešu konversijas procesu.
Pētnieki pārbaudīja paraugus, izmantojot liesmas testēšanu un vakuuma sildīšanu, un šie materiāli parādīja vieglu, zema tvaika spiediena materiālu potenciālu, pagarinot pašreizējo augšējo robežu 2000 ° C oglekļa šķiedras materiāliem un saglabājot noteiktu temperatūru 3500 ° C.Mehāniskā izturība, paredzams, ka nākotnē to izmantos zondes saules vairogā.
Izsūtīšanas laiks: 18. jūlijs 2022