麻省理工学院科学家找到一种更简单的方法,无需庞大设备也能制造航空用复合材料,相同技术亦能生产风力发动机叶片。
现代飞机的机身、机翼等结构并非一体成型,而是先由多片复合材料堆叠而成,然后送进两三层楼高的高温“烤箱”以及高压灭菌釜(Autoclave)中,融合材料层以形成有弹性的气动外壳。然而最近,麻省理工学院科学家 Brian Wardle 团队开发出一种新方法,无需庞大的加压基础设备也能生产航太用复合材料、风力发动机叶片,有助于加速制程。
首先,研究人员将材料层包在奈米碳管(Carbon Nanotube,CNT)超薄膜中,接着向薄膜施加电流,奈米碳管就像电热毯一样迅速产生热量,从而使各层材料固化并融合在一起。利用这种 OoO(out-of-oven)技术,该团队仅耗用 1% 能量就生产出与传统飞机制造流程一样坚固的复合材料。
但当不同层材料叠合时,中间一定或多或少会有空隙间杂空气,这是复合材料的最大弱点,因此传统制程需要再用高压灭菌釜将空隙推到边缘、挤出空气。
为此,团队又开发出 OoA(out-of-autoclave)技术,无需灭菌釜这种大型设备也能制造高性能复合材料,只要将奈米碳管薄膜夹在两种材料层之间,随着材料加热软化,奈米碳管薄膜的几何形状与表面能就会将材料吸过来,如此便不会留下空隙。
(Source:麻省理工学院)
不过在实验中,团队的样品仅几公分宽,用来证明奈米碳管薄膜可协助材料加压与防止形成空隙;为了让技术可用于制造更大型的机翼、机身,研究人员正在寻找能大规模生产奈米碳管和多孔膜的方法。
新论文发表在《Advanced Materials Interfaces》期刊。
- A new approach to making airplane parts, minus the massive infrastructure
(首图来源:pixabay)