Исправление скрытых повреждений в карбоне

Sep 02, 2023

7 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

корректура

Университетом Ньюкасла в Сингапуре

Группа исследователей из Сингапура и Великобритании под руководством доктора Вэй Лян Лая и руководителя доцента Кхенг Лим Го разработала портативное устройство для ремонта труднозаметных повреждений в материалах из углеродного волокна. Устройство имеет большой потенциал для аэрокосмической отрасли, например, для ремонта фюзеляжа коммерческих самолетов. Их работа была опубликована в журнале Polymers for Advanced Technologies.

Создано новое портативное устройство для устранения практически невидимых повреждений материалов из углеродного волокна и эпоксидной смолы. Исследователи протестировали это устройство на материалах с разным количеством слоев, 16 и 24, и опробовали три типа клея: обычную эпоксидную смолу, эпоксидную смолу, смешанную со специальными частицами, называемыми галлуазитными нанотрубками (E1HNT), и эпоксидную смолу, смешанную с углеродными нанотрубками (NF100, также известную как как «NanoForce E100» от Nano-Tech SPA. Они использовали инфракрасную технологию и испытания на сжатие, чтобы проверить, насколько хорошо прошел ремонт.

К сожалению, все поврежденные материалы оказались значительно слабее неповрежденных. Исследователи обнаружили, что количество слоев материала было наиболее важным фактором, влияющим на эффективность ремонта. Для 16-слойного материала использование обычной эпоксидной смолы или E1HNT в вакууме лучше всего помогло восстановить его эластичные свойства, а использование клея E1HNT при обычном атмосферном давлении лучше всего помогло исправить трещины.

Однако 24-слойному материалу ремонт не полностью вернул первоначальную прочность, поскольку повреждение было более сложным. Исследователи обсудили, какие методы ремонта наиболее эффективны для восстановления определенных свойств материалов.

До этого исследования исследователи изучили свойства различных типов смол, чтобы выяснить, какие из них лучше всего подойдут для ремонта поврежденных композитных материалов. Они рассмотрели нанотрубки галлуазита (HNT) и углеродные нанотрубки (CNT), которые можно смешивать с клеями, чтобы они лучше фиксировали поврежденные материалы. Однако им нужно было проверить, насколько хорошо работают эти смеси частиц и клея, принимая во внимание такие факторы, как способ их приготовления, влияние типов используемых частиц и их количества.

Они изучили два коммерчески доступных клея: Epo-Tek 301 и NanoForce E100, а также приготовили смеси Epo-Tek 301 с различным количеством ГНТ и Epo-Tek 301 с обработанными и необработанными УНТ.

Они исследовали различные свойства этих клеев, в том числе их прочность (с помощью специального микромеханического тестера, разработанного совместно исследователями из Sensorcraft Technology (S) Pte Ltd и Университета Ньюкасла в Сингапуре), насколько хорошо они прилипают к вещам, их физические характеристики, например, как они распространяются, их способность выдерживать тепло и их химические характеристики.

Результаты показали, что добавление 1% HNT к Epo-Tek 301 не сильно изменило его свойства, но использование большего количества HNT сделало клей более слабым и изменило его поведение при воздействии тепла. С другой стороны, добавление УНТ не улучшило свойства клея. Фактически, клеи с УНТ стали толще и могут не подходить для ремонта композитных материалов, поскольку они не могут легко просачиваться в поврежденные участки.

Итак, при выборе клея для ремонта поврежденных композитных материалов важно делать правильный выбор, учитывая все эти факторы.

Больше информации: WL Lai и др., Метод инъекций смолы на месте для ремонта едва заметных ударных повреждений эпоксидных ламинатов, армированных углеродным волокном: оптимизация параметров ремонта с использованием метода Тагучи, Polymer Composites (2023). DOI: 10.1002/шт.27327