纳米缝纫让复合材料坚硬十倍
碳纳米管（蓝色）能够加固复合材料
你如何让在飞机中使用的本已很耐用的复合材料变得更加结实？答案是加入一点点碳。研究人员发现，在复合材料的碳素纤维中添加更多的碳——通常是极细微的碳纳米管，能够充分增加它们的刚性。这项技术一旦商业化，无疑将使飞机的关键部件和其他机械变得几近坚不可摧。
谈到材料的强度和硬度，碳是绝对的王者。在这种元素的晶形中（最为人们所熟知的便是金刚石），周期表上的原子序数6使得碳能够抵抗足以粉碎铁和钛的压力。在将其制造成比人的一根头发还要细的纤维后，这种碳素纤维甚至比最高强度的钢还要结实。
但是当提到制造一些更为刚硬的结构时，例如飞机部件，碳素纤维便有一个缺点。工程师必须在这些结构中同时加入碳素纤维和环氧树脂，而这种树脂则会在碾压过程中变得很脆弱。一旦遭受重压，这些夹层便会破裂，这种情况被称为层间断裂，它会对飞行中的飞机造成致命的破坏。
如今，一个来自美国剑桥市麻省理工学院（MIT）的研究小组终于找到了一种有效而简单的改进技术。研究人员在碳素纤维中研制出了一种化学方法——将这些纤维加热至750摄氏度，从而使其生成由碳纳米管构成的“触须”。之后，他们再将这些短而粗的“触须”织入之前已经加注环氧树脂的构造当中。最终，碳纳米管将这些夹层紧紧地缝合在一起，从而产生了类似于维可牢的效果。
研究人员报告说，与现有的材料相比，新的复合材料的强度是前者的10倍。研究人员在《复合材料杂志》上报告了这一研究成果。
主持这一研究的宇宙航空工程师Brian Wardle表示，他期待进一步的改进能够增加新材料的强度。由于这一技术具有极大的优势，研究小组的专家计划在今年的晚些时候成立一家公司，以便开发这种新材料的商业价值。
英国南安普敦大学的材料工程师S. Mark Spearing指出：“这项工作具有重要的意义。”Spearing说，自从层合复合材料在上世纪60年代末期问世以来，其所存在的层间断裂隐患一直为人们广泛关注。如今，与其他方法相比，新的“纳米缝纫”技术将成为强化这种材料从而避免意外损伤的有效方法。
EurekAlert!
