Fremtidige hærkøretøjer kunne se en forbedring af strukturelle materialer

Materialer, der bruges til en soldats personlige beskyttelsesudstyr, kan også være hårde nok til køretøjer, ifølge en ny hærundersøgelse.

Fund, udgivet 10. april i journalen Polymer , viser, at polymerer fyldt med carbon nanorør potentielt kan forbedre, hvordan ubemandede køretøjer spreder energi.

Et team ledet af US Army's Combat Capabilities Development Command's Army Research Laboratory udfører teoretisk forskning gennem computermodellering.

"Vores motivation for denne forskning er, at der potentielt kan være brug, som matrixmateriale, til inkorporering i lette kompositter i ubemandede køretøjssystemer "sagde Dr. Yelena R. Sliozberg, en computermaterialeforsker på laboratoriet.

Forskere sagde, at polyurethaner er alsidige materialer, der bruges til en bred vifte af applikationer, herunder belægninger, skum og solide elastomerer. Som filmklæbemidler, for eksempel, de bruges almindeligvis som bindemidler mellem lag af glas og som polymere baglag i det transparente glas eller plastkompositter, såsom synsblokke på sideruder, der bruges i de taktiske køretøjer. I særdeleshed, højtydende segmenterede PUU-polymerer udviser alsidige fysiske og mekaniske egenskaber.

I denne forskning, teamet brugte computermodellering til at undersøge materialernes art.

Sliozberg sagde, at hierarkiske kompositter er et lovende forskningsområde for hærens køretøjer, da de er mindre modtagelige for korrosion, fører til tidlig komponentdød.

"I modsætning til traditionelle termohærdede kompositter er ydeevne af poly (urethaneurea) elastomerer langt mindre sprøde, og de tilbyder enestående kontrol over materialearkitektur, "Sliozberg sagde." Carbon nanorør/polymer kompositter har ønskelige elektriske og termiske egenskaber, der udviser adfærd, der er bedre end konventionelle fibermaterialer. "

Sliozberg sagde, at de er nødt til at have en dybere forståelse af arten af ​​molekylære interaktioner i disse materialer for at øge det maksimale stressniveau, det kan modstå og skræddersy mekanismer til energispredning.

Kemisk ændring af nanofillere er ikke -privat og reducerer typisk deres egenskaber ved at ændre deres struktur og kemi. For eksempel, det unge modul kunne være lavere, forklarede hun.

Dette teams resultater indikerer kraftigt effektiviteten af ​​inkorporering af justerede carbon -nanorør til mikrostrukturoptimering af hierarkiske PUU -polymerer i matricen såvel som ved grænsefladen uden ændringer af fyldstofoverfladen, Sagde Sliozberg.

"Det viser, at tilstedeværelsen af ​​høj affinitet af poly (urethan-urinstof) til carbon-nanorør ville føre til en ny grøn syntesebane uden behov for overfladefunktionalisering af nanorør til fremstilling af carbon-nanorørforstærket poly (urethan-urinstof) nanokompositter hierarkisk kompositter, " hun sagde.

Sliozbergs medforfattere til avisen, "Dissipativ partikeldynamiksimulering af mikrofaseseparation i polyurethanurinstof nanokompositter" er Jeffrey L. Gair Jr., Scinetik, Inc., og Dr. Alex J. Hsieh, fra laboratoriets Institute for Soldier Nanotechnologies ved Massachusetts Institute of Technology.

Fremtidige hærkøretøjer kunne se en forbedring i deres strukturelle materialer, da de er mindre modtagelige for korrosion, lette og har højere elektrisk ledningsevne end traditionelle elastomerer. Materialerne viser også et stort potentiale for at beskytte køretøjer mod statisk ophobning og afladning og lynnedslag.

"Visse militære køretøjer, såsom hærhelikoptere, skal modstå intens vibration og træthed, og disse materialers ledende karakter kan føre til et hidtil uset niveau af multifunktionalitet med potentiale i realtid strukturel sundhedsovervågning gennem indlejret belastningsføling og skadeovervågning, der kan føre til sikkert og nøjagtig vurdering af den resterende levetid i køretøjskomponenter, "Sagde Sliozberg.

Samarbejdspartnere ved Drexel University fremmer forskningen ved at undersøge de potentielle anvendelser af PUU-polymerer med carbon-nanorør som filamentmaterialer til 3D-print. Laboratoriet udfører i øjeblikket ikke disse undersøgelser af køretøjer. Forskere planlægger at samarbejde med andre hærhold for at teste i den nærmeste fremtid.