对这项工作的研究基于分析在海洋环境中混合纤维增强复合材料(HFRC)的生存能力,并针对机械,热和环境方面的靶向。HFRC的纤维,碳,碳,芳香和天然纤维作为聚合物基质中的增强型,希望克服传统材料中见证的恶化,包括腐蚀,重量和短期耐用性。该研究比较了混合纤维系统的“最佳性能”及其在实验和案例研究中的干扰模式,以评估纤维对增加材料特性的组合作用。这些发现表明玻璃/碳杂种是主要海洋结构(例如船体和甲板)的首选复合材料,这是由于拉伸强度,撞击韧性和耐盐水耐药性的出色组合。碳/芳香族混合动力车被证明可以提供出色的疲劳耐力,以及可靠技术(如螺旋桨或近海结构使用)的影响耐用性。然而,结合生物纤维的水分吸收较高,较低的紫外线稳定性促成天然纤维杂种,因此要求将表面处理应用以表现出更好的性能。案例研究确认,HFRC的实施保证了直截了当的重量减轻10-25%,燃油效率提高,约占廉价维护的30%。
Uplift360 在 DASA 的资助下开发了一种环保方法来回收用于防弹衣的对位芳纶纤维。他们的创新技术将废纤维转化为液体,然后可以重新纺成高质量的材料,从而减少二氧化碳排放并加强供应链。这种方法可以保持纤维的强度,使其可以在国防材料和其他领域重复使用。湿纺工艺使纤维可以重新用于各种产品,如服装、绳索和机身,从而增强可持续性和供应链弹性。
代表着一种更可靠、更安全、生命周期更长的替代方案。通过湿纺技术成功获得了许多由石墨烯、碳纳米管、导电聚合物以及最近的 MXenes 制成的纤维,并研究将其作为可穿戴超级电容器的一维电极。[17–29] 然而,这些材料通常涉及复杂的合成程序、有害的分散剂溶剂或后处理步骤,以生产出具有足够机械阻力和电化学性能的纤维。芳族聚酰胺纳米纤维 (ANF) 最近被提议作为一种新的纳米级构建块来设计新的复合材料。[30] 与基于单体聚合的标准路线相反,ANF 可以通过自上而下的方法轻松快速地获得,通过溶解芳族聚酰胺聚合物链,然后通过溶液加工重新组装成宏观纤维或薄膜。[30,31] 芳族聚酰胺聚合物以其机械强度而闻名,但它不导电,必须负载导电填料才能实现电子传输。到目前为止,ANF 主要被研究用作聚合物增强体的填料[32,33]、多功能膜的基质[34–37]、隔热罩[38,39],甚至用作隔膜的添加剂和锂离子电池的固态电解质。[40,41] 然而,尽管 KNF 分散体具有良好的湿纺性,但人们对使用 ANF 来制造 FSC 却关注甚少。在之前的工作中,Cao 等人通过共湿纺核碳纳米管分散体和鞘 ANF 分散体制备了具有核壳结构的纤维。[42] 通过用 H3PO4/PVA 凝胶电解质渗透获得的对称 FSC 显示出高达 0.75 mF cm −1 的显著线性容量。Wang 等人将石墨烯纳米片 (GNPs) 加载到 ANF 分散体中,通过在水/乙酸溶液中凝固获得 ANFs/GNPs 复合线状电极。[43] 然而,他们的结果表明,GNPs 通过恢复对苯二甲酰胺单元之间的氢键干扰了 ANFs 的凝固,导致在 ANFs 基质中 GNPs 高含量时拉伸强度持续下降。在这项工作中,PEDOT:PSS@KNFs 复合纤维通过一个简单的两步工艺生产出来,包括将 Kevlar 纳米纤维化为 Kevlar 纳米纤维 (KNF)、KNF 纤维的湿纺以及随后浸泡在 PEDOT:PSS 水分散体中。以这种方式,由于导电的 PEDOT:PSS 链渗透而几乎保持 KNF 基质的机械阻力不变,因此获得了导电纤维。 PEDOT:PSS@KNF 纤维具有柔韧性、可编织、可缝纫等特点,通过耦合相邻的两根纤维,可以形成对称的 FSC。
摘要:向电气航空的过渡代表着解决运输的环境影响的重大大步,尤其是关于气体排放的。随着航空部门被确定为碳排放的重要贡献者,电动飞机的发展成为实现可持续航空旅行的关键创新。本文探讨了复合材料在电动飞机发展中的作用,重点是它们在机身构造中的应用,电气系统集成以及推进系统的增强。复合材料,包括碳纤维增强聚合物(CFRP),玻璃纤维增强聚合物(GFRP),Aramid纤维复合材料和杂化复合材料,提供了出色的强度,降低的重量和高耐用性,使它们非常适合电动飞机设计。尽管具有优势,但诸如高制造成本和回收复杂性之类的挑战仍然存在。通过全面的分析,本研究研究了先进的制造技术和可持续有机材料克服这些障碍的潜力,为广泛采用电动飞机铺平了道路。本文强调了复合材料对电航空的变革性影响,既解决了它们所促进的性能提高以及更广泛应用的障碍。
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聚合物复合材料,而核心材料是从轻质材料中选择的。19,20表面层包含一个带有玻璃,玻璃,碳,碳ber或aramidber的聚合物基质。21 - 25这些层的目的是增强复合材料的整体耐用性和机械性能。26 - 29核心材料通常包含轻质和低密度材料,O烯聚合物泡沫,木板,铝蜂窝状或其他轻量级材料。核心材料有助于提高结构强度,同时降低了复合材料的整体密度。这种设计具有高强度和低重量的优势。由于这些优势,三明治复合材料具有广泛的应用。它们特别用于航空航天,30航空,31 - 33汽车,34 - 36海军陆战队,37构造38和运动器材。在汽车行业中,由于重量轻而可以用来改善燃料效率。39,40也可以在结构元素中使用,以提高车辆41的耐用性以及火车和Aircra工业。它们的耐用性和轻巧的重量使得可以在海洋领域的船体和游艇建造中使用它们。42,43
L. An 博士、B. Liang、CN Li、YL Huang 博士、Y. Hu、Z. Li、JN Armstrong 教授、D. Faghihi 教授、SQ Ren 教授,纽约州立大学布法罗分校机械与航空航天工程系、能源环境与水研究所研究与教育,美国纽约州布法罗 14260。电子邮件:shenren@buffalo.edu JY Wang,SQ Ren 教授 纽约州立大学布法罗分校化学系,美国纽约州布法罗市 14260 Z. Guo,C. Zhou 教授 纽约州立大学布法罗分校工业与系统工程系,美国纽约州布法罗市 14260 SQ Ren 教授 纽约州立大学布法罗分校能源、环境与水 (RENEW) 研究所研究与教育,纽约州布法罗市 14260 关键词:可穿戴纺织品、芳纶纤维、恶劣环境、气凝胶复合材料、制造
苯乙烯-马来酸酐共聚物 (SMA) 聚酰胺 (PA) (热塑性) 聚氨酯 (PU R) 热塑性聚酯 聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT) 聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 聚对苯二甲酸丙二醇酯 (PTT) 聚萘二甲酸乙二醇酯 (PEN) 液晶聚合物 (LCP) 聚缩醛 (POM) 聚苯醚 (PPE) 热塑性弹性体 (TPE) 热塑性聚烯烃弹性体 (TPE-O) 热塑性聚烯烃硫化橡胶 (TPE-V) 热塑性聚酯弹性体 (TPE-E) 苯乙烯嵌段共聚物 (TPE-S) 热塑性共聚酰胺弹性体 (TPE-A) 热塑性聚氨酯 (TPE-U) 3.1.10 含氟聚合物 聚四氟乙烯 (PTFE) 聚偏氟乙烯 (PVD F) ETFE 聚乙烯氯三氟乙烯 (EC FTE) THV 3.1.11 其他热塑性塑料 脂肪族聚酮 热固性树脂 3.2.1 不饱和聚酯 (UP 树脂) 3.2.2 酚醛树脂 - 苯酚甲醛聚合物 (PF) 3.2.3 环氧树脂 3.2.4 (热固性)聚氨酯 (PUR) 3.2.5 其他热固性塑料 增强材料 3.3.1 玻璃纤维和玻璃毡 玻璃增强热塑性塑料 R-RIM 和 S-RIM 3.3.2 其他纤维 天然纤维 芳族聚酰胺纤维 碳纤维 金属纤维 颗粒增强材料 纳米复合材料
摘要 - 本研究对降落伞系统中使用的高级纺织品材料进行了全面的参数分析,重点是在不同条件下的性能。通过检查关键参数,例如拉伸强度,重量与强度比和在极端环境条件下的耐用性,旨在确定最佳的材料配置,从而增强降落伞系统的功能和安全性。研究结合了各种晚期纺织品,包括芳香纤维和超高分子量聚乙烯(UHMWPE),通过标准化的测试方法评估其性能,以建立性能基准。这些发现强调了材料选择在降落伞设计中的关键作用,揭示了特定的纺织特征显着影响部署的可靠性和下降稳定性。通过对测试材料的系统比较,该研究得出结论,尽管高级纺织品提供了卓越的性能指标,但其应用必须针对降落伞系统的预期使用情况量身定制。结果不仅有助于持续开发更安全,更有效的降落伞技术,而且还为航空航天应用中的未来研究和物质创新提供了宝贵的见解。
