據(jù)外媒報(bào)道，美國能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）的研究人員開發(fā)出新方法，展示如何使汽車、航空航天和可再生能源行業(yè)中使用的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料變得更強(qiáng)韌，以便更好地長期承受機(jī)械或結(jié)構(gòu)壓力。

　　復(fù)合材料具有諸多優(yōu)點(diǎn)，比如它們比金屬材料更堅(jiān)固且更輕，具有耐腐蝕和抗疲勞性能，而且可以定制以滿足特定的行業(yè)性能要求。

　　然而，因?yàn)槭怯蓛煞N不同的材料結(jié)合在一起制成的——?jiǎng)傂岳w維和軟基質(zhì)（或粘合劑），它們很容易受到應(yīng)變的破壞。兩種材料之間的界面會(huì)影響復(fù)合材料的整體力學(xué)性能，因此需要改進(jìn)。

　　在這項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)沉積像蜘蛛網(wǎng)一樣的熱塑性納米纖維，以化學(xué)方式創(chuàng)建了一個(gè)支持網(wǎng)絡(luò)，從而使界面變得堅(jiān)韌。這種技術(shù)不同于在纖維表面涂覆聚合物或提供剛性支撐的傳統(tǒng)方法，同時(shí)，效率更高、成本更低。

　　該團(tuán)隊(duì)精心選擇納米纖維和基體材料，以創(chuàng)建高表面積支架或橋接作為載荷傳遞途徑，通過這種機(jī)制在增強(qiáng)纖維和周圍基體材料之間傳遞應(yīng)力。

　　ORNL的Sumit Gupta表示：“這種工藝使材料能夠承受更大的應(yīng)力。采用這種簡單、可擴(kuò)展且低成本的方法，研究人員可以將復(fù)合材料的強(qiáng)度提高近60%，韌性提高100%。

　　用這種方法制造的復(fù)合材料有助于改善車輛等日常應(yīng)用。ORNL的Christopher Bowland表示：“這項(xiàng)研究已申請(qǐng)專利，且有可能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化?！蔽磥淼难芯繉⒓性诰哂邢嗳莼瘜W(xué)基團(tuán)的不同纖維和基體系統(tǒng)上。研究人員計(jì)劃對(duì)納米纖維本身進(jìn)行更多的研究，以提高其強(qiáng)度。

　　這項(xiàng)研究是美國能源部能源效率和可再生能源辦公室車輛技術(shù)辦公室（VTO-EERE）材料技術(shù)項(xiàng)目新設(shè)立的復(fù)合材料核心計(jì)劃2.0的一部分。該項(xiàng)目由ORNL牽頭，太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室（Pacific Northwest National Laboratory）和國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（National Renewable Energy Laboratory）共同參與，致力于通過開發(fā)先進(jìn)材料來提高車輛效率。

　　ORNL碳和復(fù)合材料小組（Carbon and Composites group）負(fù)責(zé)人Amit Naskar表示：“實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目目標(biāo)的一個(gè)途徑是用碳纖維復(fù)合材料取代較重的鋼組件，這是目前具有最佳減重潛力的材料。在高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中開發(fā)更強(qiáng)勁、更堅(jiān)韌的界面，可以降低纖維體積分?jǐn)?shù)，有助于減重和改善復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的成本效益?！?/span>