自适应复合材料新技术成功问世！

发布时间：2018/4/25 0:10:10

美国陆军研究实验室（ARL）和马里兰大学的工程师们合作研发出一种使复合材料在紫外线照射下能够变得更硬、更强的技术。

这种技术可以根据实际需求改变材料的性能，以使这些材料更好地服务于未来陆军旋翼飞机的设计和维护。

ARL的工程师Frank Gardea认为，研究的重点在于控制分子间的相互作用，而研究的目标则是“在低至纳米级别的尺寸内进行相互作用，进而控制宏观尺度上的变化。”

ARL汽车技术理事会的首席科学家Bryan Glaz博士说：“这项工作的目的是从纳米尺度开始设计新的结构，这使得过去提出的旋翼飞机概念在如今有了实现的可能，但复合材料的局限性成了实现这个概念的阻碍。该概念的核心就是牺牲一部分高速飞行的性能进而大大减少维护成本。”

而在未来军用航空平台，减少维护成本是运营理念的核心要旨。

Glaz还表示：“机械性能增强所带来的后果是重量的降低，而在*新技术的支持下，科研人员开发出了纳米基复合材料，这可能为现阶段无法实现的旋翼飞机概念带来转机。”

*近发表在Advanced Materials Interfaces上的联合研究表明，经过紫外线5分钟的照射后，这些复合材料的硬度提升了93%，强度提升了35%。

该技术将紫外线反应分子与碳纳米管等增强剂结合在一起，然后再将这些反应性增强剂嵌入到复合材料中。在紫外光的照射下，增强剂发生化学反应，与聚合物之间的相互作用增强，从而使材料具有更高的硬度和强度。

研究人员表示，这里使用的化学物质可适用于各种增强剂与聚合物的组合，从而将这种技术扩大到广泛的材料系统中。

马里兰大学博士后Zhongjie Huang表示：“研究表明，复合材料界面上的分子工程可以控制这些材料的整体性能。这不仅对基础科学很重要，而且对结构组件响应的优化也很重要。”

官方表示，ARL想到了这种实现“支持未来垂直提升军队现代化优先级”的方法。

Glaz认为：“在这种情况下，由于现有材料机械性能的限制，利用先进材料来实现陆军航空能力跨越式提升的目标看来还不现实。这其中的操作环境则是重中之重，由于没有机会返回固定基地进行维修，它们必须能够经受长期的操作。”

其它具有吸引力的设计方案，可以有效降低机械载荷和振动，但却因为无铰叶片或翼结构中结构阻尼的限制而无法实现。

该技术设计的结构有助于开发新型复合材料，这种材料具有可控的结构阻尼和较低的重量，然而目前看来，这种维护成本低，旋转速度高的工艺暂时是不可行的。

此外，可控的机械响应有助于自适应航空结构的发展，这种自适应航空结构是一种适应机械装载条件的结构。

ARL车辆应用研究科处长Elias Rigas表示：“ARL及其合作伙伴将继续投入新兴士兵激励技术的研究，研发出更可靠高效的跨越式技术，这也是开发出新一代平台的关键。”

ARL与马里兰大学的合作对于这种技术的发展至关重要。

马里兰大学化学与生物化学系教授YuHuang Wang表示：“我们课题组之前的工作主要集中在碳纳米材料和其它特殊的化学物质，与Gardea合作后我们才意识到复合材料所具有的巨大潜力。而我们*终也取得了令人瞩目的成就。”

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