Živicové matricové kompozity vystužené uhlíkovými vláknami vykazujú lepšiu špecifickú pevnosť a tuhosť ako kovy, ale sú náchylné na únavové zlyhanie.Trhová hodnota kompozitov s matricou zo živice vystuženej uhlíkovými vláknami by mohla v roku 2024 dosiahnuť 31 miliárd dolárov, ale náklady na štrukturálny systém monitorovania zdravia na detekciu únavového poškodenia by mohli byť až 5,5 miliardy dolárov.
Na vyriešenie tohto problému výskumníci skúmajú nanoaditíva a samoliečivé polyméry, aby zabránili šíreniu trhlín v materiáloch.V decembri 2021 výskumníci z Rensselaer Polytechnic Institute a Pekingskej univerzity chemickej technológie navrhli kompozitný materiál s polymérnou matricou podobnou sklu, ktorá dokáže zvrátiť únavové poškodenie.Matrica kompozitu sa skladá z konvenčných epoxidových živíc a špeciálnych epoxidových živíc nazývaných vitriméry.V porovnaní s bežnou epoxidovou živicou je kľúčovým rozdielom medzi vitrifikačným činidlom to, že pri zahrievaní nad kritickú teplotu dochádza k reverzibilnej zosieťovacej reakcii a má schopnosť sa sám opraviť.
Dokonca aj po 100 000 cykloch poškodenia možno únavu v kompozitoch zvrátiť periodickým zahrievaním na čas tesne nad 80 °C.Navyše, využitie vlastností uhlíkových materiálov na zahrievanie pri vystavení RF elektromagnetickým poliam môže nahradiť používanie konvenčných ohrievačov na selektívnu opravu komponentov.Tento prístup rieši „nezvratnú“ povahu únavového poškodenia a môže zvrátiť alebo oddialiť poškodenie spôsobené únavou kompozitu takmer na neurčito, čím sa predlžuje životnosť konštrukčných materiálov a znižujú sa náklady na údržbu a prevádzku.
UHLÍKOVÉ/KRBIDOVÉ VLÁKNO KREMÍKU VYDRŽÁ ULTRA VYSOKÚ TEPLOTU 3500 °C
Koncepčná štúdia NASA „Interstellar Probe“, vedená Laboratóriom aplikovanej fyziky Univerzity Johna Hopkinsa, bude prvou misiou na prieskum vesmíru mimo našej slnečnej sústavy, ktorá si vyžaduje cestovanie vyššou rýchlosťou ako ktorákoľvek iná kozmická loď.Ďaleko.Aby boli medzihviezdne sondy schopné dosiahnuť veľmi veľké vzdialenosti pri veľmi vysokých rýchlostiach, možno budú musieť vykonať „Obersov manéver“, ktorý by sondu posunul blízko k Slnku a využil slnečnú gravitáciu na katapultovanie sondy do hlbokého vesmíru.
Na dosiahnutie tohto cieľa je potrebné vyvinúť ľahký materiál pre ultravysokú teplotu pre solárny štít detektora.V júli 2021 americký vývojár vysokoteplotných materiálov Advanced Ceramic Fiber Co., Ltd. a laboratórium aplikovanej fyziky Univerzity Johna Hopkinsa spolupracovali na vývoji ľahkého keramického vlákna s ultra vysokou teplotou, ktoré vydrží vysoké teploty až 3500 °C.Výskumníci premenili vonkajšiu vrstvu každého vlákna z uhlíkových vlákien na karbid kovu, ako je karbid kremíka (SiC/C) prostredníctvom procesu priamej konverzie.
Výskumníci testovali vzorky pomocou plameňového testovania a vákuového ohrevu a tieto materiály ukázali potenciál ľahkých materiálov s nízkym tlakom pár, čím sa predĺžila súčasná horná hranica 2000 °C pre materiály z uhlíkových vlákien a udržala sa určitá teplota na 3500 °C.Mechanická pevnosť, v budúcnosti sa očakáva použitie v solárnom štíte sondy.
Čas odoslania: 18. júla 2022