A szénszál erősítésű gyanta mátrix kompozitok jobb fajlagos szilárdságot és merevséget mutatnak, mint a fémek, de hajlamosak a kifáradásra.A szénszál-erősítésű műgyanta mátrix kompozitok piaci értéke 2024-ben elérheti a 31 milliárd dollárt, de a fáradtság okozta károk kimutatására szolgáló szerkezeti állapotfigyelő rendszer költsége akár 5,5 milliárd dollár is lehet.
A probléma megoldása érdekében a kutatók nano-adalékanyagokat és öngyógyító polimereket kutatnak, hogy megakadályozzák a repedések terjedését az anyagokban.2021 decemberében a Washingtoni Egyetem Rensselaer Polytechnic Institute és a Pekingi Kémiai Technológiai Egyetem kutatói üvegszerű polimer mátrixú kompozit anyagot javasoltak, amely képes visszafordítani a kifáradás okozta károsodást.A kompozit mátrixa hagyományos epoxigyantákból és speciális epoxigyantákból, úgynevezett vitrimerekből áll.A közönséges epoxigyantához képest az üvegesítő szer közötti fő különbség az, hogy a kritikus hőmérséklet fölé hevítve reverzibilis térhálósodási reakció megy végbe, és képes megjavítani magát.
Még 100 000 sérülési ciklus után is megfordítható a kompozitok fáradása, ha rendszeres melegítéssel 80°C fölé melegítjük.Ezen túlmenően, a szénanyagok azon tulajdonságainak kihasználása, hogy rádiófrekvenciás elektromágneses tereknek kitéve felmelegednek, helyettesítheti a hagyományos fűtőelemek használatát az alkatrészek szelektív javítására.Ez a megközelítés a fáradtság okozta károsodások „visszafordíthatatlan” természetét kezeli, és szinte korlátlanul képes visszafordítani vagy késleltetni a kompozit kifáradás okozta károsodást, meghosszabbítva a szerkezeti anyagok élettartamát, valamint csökkentve a karbantartási és üzemeltetési költségeket.
A SZÉN / SZILÍCIUM-KARBID SZÁLA 3500 °C ULTRA-MAGAS HŐMÉRSÉKLETET ELLENI
A NASA "Interstellar Probe" koncepciós tanulmánya, amelyet a Johns Hopkins Egyetem Alkalmazott Fizikai Laboratóriuma vezetett, lesz az első olyan küldetés, amely a Naprendszerünkön túli űrt fedezi fel, és minden más űrhajónál nagyobb sebességet igényel.Messze.Ahhoz, hogy nagyon nagy távolságokat tudjanak elérni nagyon nagy sebességgel, a csillagközi szondáknak szükségük lehet egy "Obers-manővert" végrehajtani, amely a szondát a naphoz közel lengeti, és a nap gravitációját felhasználva katapultálja a szondát a mélyűrbe.
A cél elérése érdekében könnyű, ultramagas hőmérsékletű anyagot kell kifejleszteni a detektor napelempajzsához.2021 júliusában az amerikai, magas hőmérsékletű anyagokat fejlesztő Advanced Ceramic Fiber Co., Ltd. és a Johns Hopkins Egyetem Alkalmazott Fizikai Laboratóriuma együttműködött egy könnyű, ultramagas hőmérsékletű kerámiaszál kifejlesztésében, amely 3500 °C-os magas hőmérsékletnek is ellenáll.A kutatók minden szénszálas szál külső rétegét fém-karbiddá, például szilícium-karbiddá (SiC/C) alakították át közvetlen átalakítási eljárással.
A kutatók lángteszttel és vákuummelegítéssel tesztelték a mintákat, és ezek az anyagok megmutatták a könnyű, alacsony gőznyomású anyagokban rejlő potenciált, meghosszabbítva a szénszálas anyagok jelenlegi 2000°C-os felső határát, és egy bizonyos hőmérsékletet 3500°C-on tartva.Mechanikai szilárdságú, a jövőben várhatóan a szonda napelemes pajzsában fogják használni.
Feladás időpontja: 2022. július 18