碳納米管的航空航天方面應用——代替聚合物施膠

材料人注： 薩里高級技術研究所（ATI），布里斯托爾大學創新與科學高級復合中心（ACCIS）和龐巴迪公司的研究人員合作開發了一種碳納米管，以取代傳統的聚合物施膠。他們通過利用金屬中間層，在碳纖維上化學氣相沉積生長碳納米管。這種新材料生產的增強聚合物具有更強的電導率和熱導率，開辟了新型功能化的可能性。

碳纖維為運動用品如自行車和網球拍增加了輕量級的強度，我們都見證了它的使用量的增長。現在，碳纖維增強聚合物（CFRP）的應用在航空航天工業中不再那么受歡迎。

我們中許多人可能沒有理解CFRP這種被稱為“聚合物施膠”的東西。這是涂覆在碳纖維表面上的涂層，以使它們更容易處理并改善纖維和它們被嵌入的聚合物基質之間的粘附性。

現在，薩里大學高級技術研究所（ATI），布里斯托爾大學創新與科學高級復合中心（ACCIS）和航天航空公司龐巴迪公司的研究人員合作開發了一種碳納米管，以取代聚合物施膠。用這種新材料生產的增強聚合物具有更強的電和熱導率，開辟了新型功能化的可能性。英國的研究人員可以將傳感器和能量采集器等小工具直接嵌入材料中。

在 Scientific Reports雜志中描述的研究中，研究人員能夠用化學氣相沉積（CVD）工藝，在碳纖維上生長碳納米管（CNT）。

ATI主任，同時也是薩里大學納米電子中心（NEC）主任Ravi Silva教授告訴IEEE Spectrum：我們通過利用金屬中間層，在碳纖維上化學氣相沉積生長碳納米管解決了目前的挑戰，這項工作已經在我們小組的先前的工作中示出，目的是最小化對下面層基板的降解......低溫光熱CVD （PT-CVD）生長工藝非常適合在溫度敏感基板上進行大面積，高質量的碳納米管生長。這意味著基底在CNT的生長中不被降解。

雖然這項工作不代表碳納米管第一次被納入聚合物復合材料，但這項工作確實據說是第一次取代了聚合物施膠。

Silva指出，即使沒有聚合物施膠層，納米管也改善了碳纖維織物的機械完整性。值得注意的是，他說，沒有固有尺寸的碳纖維難以操作，使得將它們并入復合材料的過程非常困難。Silva還指出，納米管在碳纖維聚合物中的并入不會導致高空隙率，因此保持了片材的機械完整性。此外，碳納米管改性的纖維復合材料可以具有電子小配件嵌入到其結構或具有自我修復能力。

在這項研究中，對共同保護知識產權的合作者說，他們面臨的下一個挑戰是使用滾動式系統擴大生產技術。

Silva補充說：“我們考慮到CNT復合材料應用的增長優化，技術規模的擴大和各種應用的優化，我們正在尋求在許多不同領域中推進該技術，并樂意與合作伙伴在商定的研究領域開展合作。

原文鏈接：Carbon Nanotubes Make Aerospace Composites Conductive

文獻鏈接：Multi-Functional Carbon Fibre Composites using Carbon Nanotubes as an Alternative to Polymer Sizing

本文由編輯部丁菲菲提供素材，豆慧敏編譯。

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