來源：中國妖精影院樹脂網 2022-05-11 11:09:42
德克薩斯 A&M 大（dà）學的研究人員開發了一種使用混合納米材料的方法，能（néng）夠（gòu）在幾分鍾內製造出具有良好機械性能的高性能（néng）熱塑（sù）性（xìng）複合材料。
纖維增強（qiáng）熱塑性塑料因其固有的（de）特性正在高速取代金屬——它們輕便、堅固、可回（huí）收和可延展。它（tā）們可用於各種應用，包括製造、汽車和航空航天工業，因（yīn）為它們既具有（yǒu）成本效益又具有可持續性。
該項目以（yǐ）車重減輕10%，燃油效率提高6%-8%，二（èr）氧化碳年排放（fàng）量減少325公斤（jīn）為前提（tí）。提供了與金（jīn）屬零部（bù）件製造競（jìng）爭的可相關人員（yuán）說（shuō）。此外，該項目解決了航空（kōng）航天領域減少重量和製造（zào）成本的需求，從經濟上證明了製造用於成像、雷達、監視和交付的小型飛行器的合理性。它還加快了商用飛機快速製（zhì）造（zào）複合材料的認證。
克服悖論
高性能熱塑性複合材料通（tōng）常是半結晶的，包含結晶區和無定形區。在（zài）聚合物中，晶體是（shì）聚合物鏈按特定順序（xù）排列的區域，無定（dìng）形區域是具有隨機結構的區域。
然而，熱塑性塑料存在一個悖論：如果通過增加晶體數量來提高強度，它會變脆，但如果通過增（zēng）加無定形區域（yù）來解決脆性，則強（qiáng）度會顯（xiǎn）著降低。由於快速加（jiā）熱和（hé）冷（lěng）卻過程沒有（yǒu）足夠的時間形成晶體，因此快（kuài）速（sù）製造過程會引發這種悖論，從而難以生產（chǎn）堅固的熱塑性塑料。
研究（jiū）人員說（shuō），實現具有相互影響的特性的結構具有挑戰性。然而，這些結構在自然（rán）界中是存在的。例（lì）如，象鼻的強度（dù）足以舉起數百磅，在戰鬥中很僵硬，但也足夠柔軟、靈活和細膩，可以處理小蔬菜。同時（shí），它還提供多種功能（néng），如通訊、飲水和（hé）淋浴。這些令人難以置信的功能的關鍵是樹幹的複雜微觀結構，我們可以將其視為我們如何在一個結構中（zhōng）實現自相矛盾的特性的一個例（lì）子。
設計結晶非晶微結構
為了應（yīng）對這一（yī）挑（tiāo）戰，研（yán）究人員建議在製造過程中使用混合納米（mǐ）材料設計結晶非晶微（wēi）結構。這些納米材料可以通（tōng）過控製（zhì）晶體的成核、生長、取（qǔ）向和尺寸分（fèn）布，將晶（jīng）體調整為所需的結構。在生產過（guò）程中開發微觀結構會產生一種既堅固又抗斷裂的熱塑（sù）性複合材料。
他（tā）們（men）的新（xīn）方法有可能（néng）以更快的速度和更（gèng）低的成本生產纖維增（zēng）強熱塑性塑料。此外，它可以提供一種可擴展（zhǎn）的解決方案，能夠在製造業中（zhōng）與金屬競爭。
該項目通過（guò）為汽車、航空航天和（hé）海洋工業配備快速製造技（jì）術，加速了可能有利於美國經濟和國家安全的製造平台。
未來，研究人（rén）員將尋求提供物理證（zhèng）據，證明他們（men）的製造過程（chéng）反映了他們的分子（zǐ）模擬（nǐ）。為了完成這項任務，他（tā）們正在與空軍研究實（shí）驗室合作，以確（què）定他（tā）們的研（yán）究結果是否與製（zhì）造工藝兼容。
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