탄소 섬유의 초 미세한 가닥으로 강화 된 폴리머는“깃털과 강한 강철로 가볍고 강철”이있는 복합 재료를 여러 산업 분야에서 다재다능한 애플리케이션으로 얻습니다. 탄소 네이버 룰렛 돌리기 튜브라는 재료를 추가하면 복합재의 기능을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
새로운 연구에서 Texas A & M University 연구원들은 Cellulose Nanocrystals라는 천연 식물 제품을 사용하여 탄소 섬유 복합재에 탄소 네이버 룰렛 돌리기 튜브를 균일하게 고정하고 코팅했습니다. 연구원들은 처방 된 방법이 기존의 방법보다 빠르며 네이버 룰렛 돌리기 스케일에서 탄소 섬유 복합재를 설계 할 수 있다고 말했다.
연구 결과는 온라인으로 게시됩니다저널 American Chemical Society (ACS) Applied Nano Materials.
복합재는 층으로 내장되어 있습니다. 예를 들어, 중합체 복합재는 탄소 섬유 또는 케블라와 같은 섬유 층 및 중합체 매트릭스로 만들어진다.
강도를 높이고 탄소 섬유 복합재에 전기 및 열전도율과 같은 다른 바람직한 특성을 제공하기 위해, 탄소 네이버 룰렛 돌리기 튜브는 종종 추가됩니다. 그러나, 탄소 네이버 룰렛 돌리기 튜브를 이들 복합재에 통합시키는 데 사용되는 화학 공정은 종종 네이버 룰렛 돌리기 입자가 뭉쳐져 이들 입자를 추가하는 전반적인 이점을 줄입니다..
네이버 룰렛 돌리기 입자의 문제는 우유에 거친 커피 가루를 첨가 할 때 발생하는 일과 유사하다. "탄소 네이버 룰렛 돌리기 튜브를 완전히 이용하려면 먼저 서로 분리되어야하며 어떻게 든 탄소 섬유 복합재 내의 특정 위치로 이동하도록 설계해야합니다.".
탄소 네이버 룰렛 돌리기 튜브의 균일 한 분포를 촉진하기 위해 Asadi와 그의 팀은 셀룰로오스 네이버 룰렛 돌리기 결정으로 바뀌 었습니다. 이 네이버 룰렛 돌리기 결정은 물과 물로 격퇴하는 다른 세그먼트를 끌어들이는 분자에 세그먼트를 가지고 있습니다.
셀룰로오스 네이버 룰렛 돌리기 결정의 소수성 부분은 탄소 섬유에 결합하여 중합체 매트릭스에 고정시킨다. 반면에, 네이버 룰렛 돌리기 결정의 수중 매력 부분은 탄소 섬유를 균일하게 분산시키는 데 도움이됩니다. 설탕은 친수성 인 설탕이 컵의 바닥에 쌓이는 대신 균일하게 용해되는 것과 마찬가지로.
실험을 위해 연구원들은 시판되는 탄소 섬유 천을 사용했습니다. 이 천에, 그들은 셀룰로오스 네이버 룰렛 돌리기 결정 및 탄소 네이버 룰렛 돌리기 튜브의 수용액을 추가 한 다음 강한 진동을 적용하여 모든 품목을 함께 혼합했습니다.
전자 현미경을 사용하여 복합체의 샘플을 검사하면 Asadi와 그의 팀은 네이버 룰렛 돌리기 튜브를 동일한 방향으로 배향시키는 탄소 네이버 룰렛 돌리기 튜브의 팁에 부착 된 셀룰로스 네이버 룰렛 돌리기 결정을 관찰했다. 또한 셀룰로오스 네이버 룰렛 돌리기 결정은 극심한 하중 하에서 재료의 기계적 특성을 측정하는 데 기초하여 굽힘에 대한 복합재의 저항성을 33%, 라미 르 간 강도를 40% 증가 시켰음을 발견했습니다..
이 연구에서 우리는 셀룰로오스 네이버 룰렛 돌리기 결정을 사용하여 네이버 룰렛 돌리기 스케일에서 복합재를 설계하는 접근 방식을 취했습니다.이 방법을 사용하면 거시적으로 나타나는 중합체 복합체의 특성을 더 많이 제어 할 수있었습니다. "우리는 우리의 기술이 하이브리드 복합재의 가공을 확장하는 경로라고 생각하며, 이는 항공사 및 자동차 제조를 포함한 다양한 산업에 유용 할 것입니다.".
이 연구의 다른 기여자들은 J. Mike Walker '66 기계 공학과의 Shadi Shariatnia 및 Annuatha V. Kumar가 포함됩니다.
이 연구는 National Science Foundation에서 자금을 지원했습니다.