Британские исследователи сообщили о новом, недорогом методе производства композитов на основе углеродных нанотрубок и углеродного волокна с улучшенными электрическими свойствами, что позволяет избежать накопления зарядов при использовании их в самолетах.

 Легкие, усиленные углеродным волокном полимеры (углепластики) произвели революцию в разных отраслях, они находят применение во всем, от аэрокосмической и строительной техники до автомобильных и спортивных товаров. Благодаря их отличным механическим свойствам и малой массе, углепластики используются в шасси самолетов, таких как A380 Airbus. Однако их низкая электропроводность означает, что углепластики должны использоваться вместе с металлами, чтобы избежать накопления зарядов из-за ударов молнии и трения воздуха. 

Это привело к научно-исследовательской работе по разработке композиционных материалов, которые сохраняют механические свойства углепластика, в то же время являясь электропроводящими. Команда исследователей во главе с Рави Сильва из Университета Суррея создали "ворсистый" волокнистый композит с использованием углеродных нанотрубок (УНТ), который демонстрирует увеличение электропроводности до 510% по сравнению со стандартным углепластиком. 

Для получения ворсистого углепластика, углеродные нанотрубки  выращивались непосредственно на углеродном волокне, этот процесс обычно проводят с использованием химического осаждения паров (CVD). Тем не менее, CVD требует реакционно-способной атмосферы, а также температур выше 700 °С, что может вызвать значительное ухудшение качества волокна. Вместо этого команда разработала низкотемпературное решение под названием фото-термо-CVD (PTCVD), при котором используется подложка из углеродного волокна с водяным охлаждением, в то время как оптическое излучение используется для нагрева катализатора на волокне до более высокой температуры, облегчая рост УНТ.

Система PTCVD требует меньше энергии для роста УНТ на волокне. Благодаря своей низкой рабочей температуре, PTCVD-произведенные композиты подвергаются меньшему механическому разрушенияю, только снижаются на 9,7% характеристики на разрыв, чем те, что производятся с использованием CVD. 

Электрические измерения нового углепластика подтверждают, что добавление УНТ меняет механизм проводимости в материале с прыжкового до просто электронного, это объясняет значительное увеличение электропроводности. По сравнению с обычным углепластиком, разработанный композит показал ее улучшение на 510% вне плоскости проводимости и 330% в плоскости. Поскольку метод использует стандартные промышленные операции, команда уверена, что он может быть применен к существующим методам массового производства углепластиков.

Источник: www.materialstoday.com

 

Энергетика и промышленность России - информационный портал           Научный журнал “Видеонаука          Наука и технологии России − STRF.ru

Другие партнёры сайта