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俄罗斯科学家开发抗脱层的混合碳纤维

2020-04-16 16:49:02 admin 19


如果不使用碳纤维增强塑料,很难想象当今航空,航天,汽车工业的发展。 这些复合材料由于其独特的性能而被广泛使用。 实际上,该材料在抗裂性方面不如其他复合材料。 南乌拉尔国立大学的一位科学家与比利时同事一起展示了一种抗裂材料。 这项研究代表了解决产生抗裂伪塑料复合材料问题的最新一步。 关于这项研究的文章发表在最著名的期刊之一"Composite Structures"(Scopus Q1)上。  耐用复合材料的裂缝  碳纤维复合材料已经使用了数十年。 它们在航空航天领域的使用非常受欢迎。 在这些领域,轻质但仍具有足够强度的材料受到重视。碳纤维材料满足了这一要求:它们具有耐高温,耐腐蚀,坚固,刚性好。 但是,它们比别的材料具有更低的抗裂性,如玻璃纤维。 如果尝试对这种材料制成的结构施加超出其承受力的力,则该结构几乎会立即坍塌。因此,对于研究复合材料的科学家来说,检查每种材料的过载能力并确定其抗裂性具有重要意义。   南乌拉尔国立大学(SUSU)Sergey Sapozhnikov教授对新型碳复合材料进行了相应的研究。 这种独特的混合材料是在超高模量和高强度碳纤维的基础上设计的。 到目前为止,他们之间还没有统一的意见,,科学文献中也还没有涉及这种混合动力的裂纹发展的临界能量的主题。   这项工作是与比利时鲁汶天主教大学的同事一起实施的。Sergey Sapozhnikov根据他的理论发展,用最优质的日本零件制成了一种新型碳复合材料。 在第一阶段,科学家模拟了一种情况,复合材料的每个样品都有人造裂缝。为此,在创建复合材料时,将一块薄铝箔放在里面。 然后将此“裂纹”继续到所需的长度,将样品楔入。 通过测试,确定了材料的横向剪切裂纹抗性。 扫描电子显微镜和微型计算机X射线断层扫描被用来证明由于各种复合材料制成的接触表面的粘结作用而检测到的强烈的抗裂性。   “裂纹的发展在实践中是不可取的,因为如果裂纹达到临界长度,完整的结构就会被破坏。在这种情况下,当裂纹出现并发展时,外部变形可能是不可见的。我们进行的测试是必要的,以便将来在可能会出现裂纹的碳纤维结构元件上使用。我们的研究为从所研究的材料中制备具有很高抗剪切裂纹的假塑性复合材料提供了依据。这些材料昂贵、轻便、耐用,而且对应力集中器几乎不敏感。”-Sergey Sapozhnikov说。  未来研究基金会  横向剪切断裂韧性不直接包含在设计计算中。 因此,教授解释说,该研究没有直接的实际应用。 但是,科学家团队将这项工作称为基本工作,这为用已知的且相对容易获得的,没有单独拥有这种特性的组件生产具有独特特性的现代材料提供了绝佳的机会。由上述小组的科学家撰写的有关新型伪塑料碳纤维特性的文章目前正在印刷中。同样,以前检查过单载荷下混合复合材料性能的专家打算研究这种材料在周期性载荷下的性能。 换句话说,该主题将在聚合物复合材料的疲劳强度研究中发展。   此外,Sapozhnikov教授以及来自鲁汶的同事正计划参加欧洲复合材料会议和展览。该团队将提交有关现代材料(伪塑料碳纤维及其特性)的三份报告。   材料科学领域的多学科研究是南乌拉尔国立大学科学与学术活动与数字产业和生态发展的三大战略方向之一。   南乌拉尔国立大学(SUSU)是“ 5-100”项目的参与者,该项目旨在提高俄罗斯的大学在世界领先的研究和学术中心中的竞争力。