Carbon nanokompositter er nu et skridt tættere på praktisk industri

Et forskerhold fra Center for Design, Manufacturing and Materials hos Skoltech har for nylig offentliggjort en undersøgelse med fokus på multifunktionelle materialer, der er skabt ved tilsætning af carbon nanopartikler til polymermatricer, designet til at tillade selvdiagnostisk overvågning gennem en billig teknik.

Studiet, forfattet af ph.d. studerende Hassaan Ahmad Butt fra forskergruppen til professor Sergey Abaimov, er for nylig blevet offentliggjort i Sammensatte strukturer og er en del af et flerfaseprojekt designet til at skabe selvfølende materialer, som kan inkorporeres og produceres ved hjælp af eksisterende industrielle produktionsruter.

Med krav til ejendom fra polymerkompositter, der stiger år for år på verdensplan, carbon nanopartikler har fået stor opmærksomhed, når det kommer til deres tilføjelse til sådanne materialesystemer. Undersøgelser har vist, at de kan øge nødvendige mekaniske egenskaber med relativt små tilsætningsmængder, alt imens det endelige materiale kan være elektrisk ledende og piezoresistivt i naturen. Imidlertid, inkorporering af kulnanopartikler i storskala produktion er problematisk, kræver intensive opgraderinger af anlægget.

"Derfor besluttede vi at bruge masterbatcher og industrielt tilgængelige, billige fremstillingsteknikker. Masterbatcher kan gemmes, transporteres og indarbejdes i store produktionsruter uden behov for dyre eftersyn. Næsten alle anlæg, der beskæftiger sig med termohærdede polymerer, har en simpel mixer, "sagde Hassaan.

Undersøgelsen undersøger, hvordan tilsætning af carbon nanopartikler kan ændre den elektriske ledningsevne af polymermatricer, og hvordan dette i sig selv kan ændre sig under mekanisk belastning, overvåges, og dermed relateret til deformationen, materialet oplever. På tur, dette afbryder behovet for komplekse overvågningsteknikker, med et simpelt multimeter i stand til at bestemme svaret.

I det væsentlige, brugen af ​​sådanne materialer har potentiale til at erstatte sensorer i vægtkritiske systemer såsom flykonstruktioner, med selve materialet i stand til at levere målinger. De samme materialer og produktionsvej kan bruges til at fremstille elektrisk ledende materialer til applikationer som f.eks. Elektrisk kredsløb, elektromagnetisk afskærmning og specialiserede temperatur- og fugtighedsfølere. Materialekonceptet er ikke begrænset til denne specifikke fremstillingsvej, med mulig anvendelighed ligeledes med pultrusion og vakuuminfusion.

"De nuværende materialer har applikationer lige fra rumfartsfeltet til specialiserede sensorer. Materialerne er unikke ved, at de kan skaleres op i strukturer eller skaleres ned for at vedhæfte som separate miniaturesensorer, "sagde Hassaan.