• 2025-12-30 10:54

形变碳复合材料——或能省油

  空中客车公司和麻省理工学院的研究人员正致力于开发形变材料,以使飞机更精巧轻便,同时也可能节省燃油。该材料由碳纤维复合材料构成,在热、气压或其他环境因素发生变化时,可改变到多种形态。而且它们能很容易地应用到飞机上,满足液压制动器,马达和铰链等部件复杂化的需求。它的项应用可能在喷射发动机的进气阀上实现,它需要根据飞行高度不断调整。
  形变材料并不是什么新鲜事。早在几十年前,人们就发现材料遇热或受到其他刺激(如光、电)时会发生扭转、弯曲,扩展或收缩现象。形变材料已在汽车,飞机,机器人,医疗植入物中投入使用。但其在飞行器上的应用却受到了限制,因为形变材料大多不能忍受飞行器行驶过程中一些条件,例如极端的温度变化。空中客车公司技术项目组组长Christopher这样说。
  Cros说,麻省理工学院的方法有许多优点。先,碳复合材料因其重量轻强度高而在飞机上较为常见,而大多形变材料却没有使用它。
  Cros说,尽管也有人制备出了能够对特定刺激(如热刺激)作出反应的碳复合材料,但在新的制备法中,碳纤维复合材料可以和各种各样的、对不同的环境产生响应的形变材料配对。这样就给要求工作在苛刻环境条件下产生响应的材料选择提供了可能选项,即使在很恶劣的条件下(例如酷热环境)它仍能正常工作。新制备法的另一个优点是,它不需要像其他形变复合物那样要求良好的电通路。
  总部设在华盛顿肯纳威克的Carbitex公司开发出了新型碳纤维复合材料,之后麻省理工学院自组装实验室的主任Skylar Tibbits开始了基于此材料的研究。大多数碳纤维复合材料是坚硬的:因为有基质胶将纤维束粘结起来,而不允许它们弯曲。但Carbitex开发出了一系列具有多种性质的基质材料,可使某些碳纤维复合材料像棉床单一样松软,也可以使其像金属片那样具有一定弹性。
  弄懂了材料在某种特定条件下的变化规律之后,Tibbits将这些材料应用在3D打印机上。发现当打印机的打印模式不同时,基底会发生变化,并迫使在其上沉积的碳复合层以各种形式进行弯曲或扭转。他和他的同事正在开发设计软件进行仿真,以确认这些以不同方式打印出来的复合材料可在各种环境下都能正常工作。
  到目前为止,Tibbits已经证实这些材料确实能够光,水和热的变化产生响应。并且他说,应该也有办法使这些材料可对气压和其他刺激作出反应。
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