14 июля 2019 г.
Разработана технология изготовления композитов на основе нанотрубок, что позволит в 10 раз увеличить прочность материалов

Разработана технология изготовления композитов на основе нанотрубок, что позволит в 10 раз увеличить прочность материалов

17 ноября 2012 г.
21 просмотров

Исследователи из Государственного университета Северной Каролины, под руководством доктора Юньтяня Чжу (Yuntian Zhu), разработали новый метод растяжки углеродных нанотрубок, который позволяет создавать углеродные композиты, на порядок более прочные, чем современные. Новый материал можно будет использовать повсеместно: от велосипедных рам, до нагруженных деталей самолетов.

Композиты из углеродного волокна в настоящее время используются для изготовления множества предметов, которые должны быть легким и прочными. Тем не менее, ученые хотят добавить в эти композиты углеродные нанотрубки, длинные полые цилиндры, стенки которых выложены всего одним слоем атомов. Это позволит при той же прочности в 10 раз облегчить композиты, или при той же массе получать материал, более прочный в 10 раз. Однако, как обычно, данная идея упирается в серьезную проблему: современные технологии изготовления нанотрубок дают на выходе спутанные нежесткие волокна, которые необходимо вытягивать и выравнивать, чтобы добиться максимальной прочности и снижения веса конечного продукта, то есть композита.

Ученым всего мира понадобилось более десятилетия на то, чтобы достичь этой цели: настоящий композит на основе углеродных нанотрубок должен удовлетворять четырем критериям. Во-первых, нанотрубки должны быть достаточно длинными для того, чтобы брать на себя существенную часть нагрузки (они отличаются потрясающей механической прочностью). Во-вторых, они должны быть упорядочены в достаточно ровные ряды. В-третьих, материал должен содержать подходящую полимерную основу, способную удерживать нанотрубки вместе и позволять им работать, не разрушаясь сам. Наконец, сами нанотрубки должны быть максимально ровными и прямыми, чтобы в структуре материала не имелось «шероховатостей».

По заявлению группы Юньтяня Чжу, им это удалось первым. Для этого ученые разработали специальный процесс, начинающийся с выращивания массива длинных углеродных нанотрубок на плоской подложке. Затем они выравниваются и накручиваются на ровно вращающийся ротор, причем параллельно на них распыляется полимерная основа, застывающая и закрепляющая всю структуру материала. Получающуюся ленту уже можно использовать для производства различных продуктов, например велосипедных рам.

По сравнению с обычным углеволокном новая композитная лента прочнее примерно на 90% (в среднем на 3,5 гигапаскаля) и жестче более чем на 100%. Кроме того, почти в три раза увеличивается теплопроводность и на 50% - электрическая проводимость.

Вернуться назад

Предприятия холдинга «РТ-Химкомпозит»

На сегодня холдинг «РТ-Химкомпозит» объединяет стратегически значимые для России научно- исследовательские и научно-производственные центры, специализирующиеся на разработках, производстве и реализации изделий из полимерных композитных материалов, конструкционной оптики, высокотехнологичных полимеров, технической керамики, стекла, ситаллов, химической продукции органического и неорганического синтеза различного назначения и любой сложности, синтетических волокон и биотехнологической продукции.

Ростех
в instagram
141 тыс. подписчиков
Присоединиться