蓋世汽車訊 為了節(jié)省燃料并減少飛機(jī)排放，工程師們正在尋求利用先進(jìn)的復(fù)合材料制造出更輕、更堅(jiān)固的飛機(jī)。此類工程材料由被嵌入到聚合物薄片中的高性能纖維制成，可以堆疊在一起，被壓制成一種多層材料，然后制成極其輕量且耐用的結(jié)構(gòu)。

不過，復(fù)合材料有一個主要的弱點(diǎn):多層材料之間的空間，通常被聚合物“膠水”填滿，將多層材料粘合在一起。在受到?jīng)_擊或打擊的情況下，出現(xiàn)的裂縫會輕易在層與層之間蔓延，從而削弱材料，甚至多層材料本身都沒有明顯的損壞。隨著時間的推移，這些隱藏的裂縫在層與層之間擴(kuò)散，從而導(dǎo)致此類復(fù)合材料會毫無征兆地突然變成碎屑。

納米縫合法

據(jù)外媒報道，現(xiàn)在，美國麻省理工學(xué)院的工程師們已經(jīng)證明，他們采用研發(fā)了“納米縫合”(nanostitching)的方法，在復(fù)合材料層之間以化學(xué)沉積方式生長微觀碳納米管叢林，從而阻止復(fù)合材料層之間的裂縫蔓延。此種細(xì)小、密集排列的纖維像超強(qiáng)的尼龍搭扣(Velcro)一樣，將層與層之間緊緊抓住，從而阻止復(fù)合材料層剝落或者斷裂。

在一種采用稱為薄層碳纖維層壓板的先進(jìn)復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)中，該研究小組證明，與傳統(tǒng)聚合物制成的復(fù)合材料相比，采用納米縫合法拼接的材料層抗裂性提高了60%。研究人員表示，研究結(jié)果有助于解決先進(jìn)復(fù)合材料所具有的脆弱性這一主要問題。

MIT航空航天系教授Brian Wardle表示:“就像薄面團(tuán)薄片會分開一樣，復(fù)合材料層也會裂開，因?yàn)閷优c層之間的區(qū)域就是復(fù)合材料的阿克琉斯之踵(Achilles’ heel)。我們展示的納米縫合法讓該脆弱的區(qū)域變得強(qiáng)大、堅(jiān)韌，以至于裂縫不會在這里生長。因此，我們可以期待下一代飛機(jī)可以將復(fù)合材料與此種納米尼龍搭扣結(jié)合在一起，讓飛機(jī)更安全、壽命更長?！?/p>

叢林生長