來源：中國妖精影院樹脂網 2022-05-11 11:09:42
德克薩斯 A&M 大學的研究人員開發了一種使用混合納米材料的方法，能夠在幾分鍾內製造出具（jù）有良好機械性能（néng）的高性能熱塑性複合材料（liào）。
纖維（wéi）增強熱塑性塑料因其固有的特性正在（zài）高（gāo）速取代金屬——它們輕便、堅固、可回收和可延展。它（tā）們可用於各種應（yīng）用，包括製造、汽（qì）車和（hé）航空（kōng）航天工業（yè），因為它們既具有成本效益又具有可持續性。
該項目以車重減輕10%，燃油效率提高6%-8%，二氧化碳年排放量減少325公斤為前提。提供了與金屬零部件製造競爭（zhēng）的可相關人員說。此外，該項目解決了航空航天領域減少重量和製造成本的需求，從經濟上證明了製造（zào）用於成像、雷達、監視和交付的小型飛行器的合理（lǐ）性（xìng）。它還加快了商用飛機快速製造複合材料的認證。
克服（fú）悖論（lùn）
高性能熱塑性（xìng）複合材料通常是半結晶的，包含結（jié）晶區和無（wú）定形區。在聚合物中，晶體（tǐ）是聚合物鏈按（àn）特定順序排列的區域，無（wú）定形區域是具有隨機結構的區域。
然而，熱塑性塑料存在（zài）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（guǒ）通過增加無定（dìng）形區域來解決脆性，則（zé）強度會顯（xiǎn）著降低。由於快速加熱和冷卻過程沒有足夠的時間形成晶體，因此快速製（zhì）造過程會引發（fā）這種悖論，從而難以生產堅（jiān）固的（de）熱塑性塑料。
研究（jiū）人員說，實現具有相互影響的特性的結構具有挑戰（zhàn）性。然（rán）而，這些結構在自然界中是（shì）存（cún）在的。例如，象鼻的強度足以舉起數百磅，在戰鬥中很僵硬，但也足夠柔軟、靈活和細膩，可以處理小（xiǎo）蔬（shū）菜。同時，它還提供（gòng）多種功能，如（rú）通訊、飲水和淋（lín）浴。這些令（lìng）人難（nán）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（wǒ）們如（rú）何在一個結構中實現自（zì）相矛盾（dùn）的特性的一個例子。
設（shè）計結晶非晶微結構
為了應對這一挑戰，研究人員建議在製造過程中使用混合納米材料設計結晶非晶微（wēi）結構。這些納米材料可以通過控製晶體的成核（hé）、生（shēng）長、取向（xiàng）和尺寸分布（bù），將晶體調（diào）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（duàn）裂的熱塑性複合材料。
他們（men）的新方法有可能以更快的速度和更低的成本生產纖維增強（qiáng）熱塑性塑料。此外，它可以提供一種可（kě）擴展的解決方案，能夠在製造業中與金（jīn）屬競（jìng）爭。
該項目通過為汽車、航空航天（tiān）和海洋工業配（pèi）備（bèi）快（kuài）速（sù）製造技術，加速了可（kě）能有利於美國經濟和國家（jiā）安全的製造平台。
未來，研究人員將尋求提供物理證據，證明他們的製造過程反映了他們的分子（zǐ）模擬。為了完成這項任務，他們正在與空軍研究（jiū）實驗室（shì）合作，以確定他們的研究結果是否（fǒu）與（yǔ）製造工藝兼容。
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