來源：中國国产精品免费福利樹脂網 2022-05-11 11:09:42
德克薩斯 A&M 大學的研究人員開發（fā）了（le）一種使用混合（hé）納米材料的（de）方（fāng）法，能（néng）夠在幾分鍾內製造出具有良好機械性能的高性能（néng）熱塑性複合材料。
纖維增強熱塑性塑料因其固（gù）有的特（tè）性正在（zài）高速（sù）取代金屬——它們輕便、堅固、可回收和可延（yán）展。它們可用於各（gè）種應用，包括製造、汽車和航空航天（tiān）工（gōng）業，因為它們既具有（yǒu）成本效益又具有可持續性。
該項目以車重減輕10%，燃油效率提高6%-8%，二氧化碳年排放量減少325公斤為前提（tí）。提供（gòng）了與金屬零部件製造競爭的可相關人員說（shuō）。此外，該項目解決了航空航天領域減少重量和（hé）製造成本的需求，從（cóng）經濟上證（zhèng）明了製造用於成像、雷達、監視和交付的小型飛行器的合理性。它還（hái）加快了商用飛機快速製（zhì）造複合材料的認證。
克服悖論
高（gāo）性能熱塑性複合材料通（tōng）常是半結晶的，包含結晶區（qū）和（hé）無定形區。在（zài）聚合物中，晶體是（shì）聚合（hé）物鏈（liàn）按特定順序排列的區域，無定形區域是具有隨機結構的區域。
然而，熱塑性塑料存在一個悖論：如果通過增加晶體（tǐ）數（shù）量來提高（gāo）強度（dù），它會變脆，但如（rú）果通過增加無（wú）定形區域來解決脆性，則強度會（huì）顯著降低。由於快速加熱和冷卻過程沒有足夠的時間形成晶體，因此快速製造過程會（huì）引發這種悖論，從而難以生產堅固的熱塑性塑料。
研究人員說，實（shí）現具有相互影響的特性（xìng）的結構具有挑戰性。然而，這些（xiē）結構（gòu）在自然界中是存在的。例如，象（xiàng）鼻（bí）的強度足以舉起數百磅，在戰鬥中很僵硬，但也足夠柔軟、靈活和細（xì）膩，可以處（chù）理（lǐ）小（xiǎo）蔬菜。同時，它還提供多種功能，如通訊、飲（yǐn）水和淋浴。這些令人（rén）難以置信的功能的關（guān）鍵是樹幹的複雜微觀結構，我們可以將其視為我們如何在一個結構中實現自相矛（máo）盾的特性的（de）一個例子。
設計結晶非晶微結構
為了應對這一挑戰，研究人員（yuán）建議在製造過程中使用混合納（nà）米材料（liào）設計結晶非晶微結構。這些納米材（cái）料可以（yǐ）通過控製晶體的成核、生長、取向和尺寸分布，將晶（jīng）體調（diào）整為所需的（de）結構。在生產（chǎn）過程（chéng）中開（kāi）發微觀結構會產生（shēng）一種既堅固（gù）又抗斷裂的熱塑性複合材料。
他（tā）們的新方法有可能以更快（kuài）的速度和更低（dī）的成本生（shēng）產纖維增強熱塑性塑料。此外，它可以提供一種可擴（kuò）展的解決方案，能夠在製造業中（zhōng）與金屬競（jìng）爭（zhēng）。
該項目通過為汽車、航空航天和海洋工業配備快速製造（zào）技術，加速了可能有利於美國經濟和國家安全的製造平台。
未來，研究人員將尋求提供物理證據，證明他們的製造過程反映了他們的分子模擬。為了（le）完成這項任務，他們正在與空軍研（yán）究實驗室合作，以確定他們的研究結果是否與製造工藝兼容。
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