新方法捨棄大型設備，利用納米碳管薄膜製造航空用堅固複合材料
科技
01-15
麻省理工學院科學家找到一種更簡單的方法，無需龐大設備也能製造航空用複合材料，相同技術也能生產風力發動機葉片。
現代飛機的機身、機翼等結構並非一體成型，而是先由多片複合材料堆棧而成，然後送進兩、三層樓高的高溫「烤箱」以及高壓滅菌釜（Autoclave）中，融合材料層以形成有彈性的氣動外殼。然而最近，麻省理工學院科學家Brian Wardle團隊開發出一種新方法，無需龐大的加壓基礎設備也能生產航天用複合材料、風力發動機葉片，有助於加速製程。
首先，研究人員將材料層包在納米碳管（Carbon Nanotube，CNT）超薄膜中，接著向薄膜施加電流，納米碳管就像電熱毯一樣迅速產生熱量，從而使各層材料固化並融合在一起。利用這種OoO（out-of-oven）技術，該團隊僅耗用1%能量就生產出與傳統飛機製造流程一樣堅固的複合材料。
但當不同層材料疊合時，中間一定或多或少會有空隙間雜空氣，這是複合材料的最大弱點，因此傳統製程需要再用高壓滅菌釜將空隙推到邊緣、擠出空氣。
為此，團隊又開發出OoA（out-of-autoclave）技術，無需滅菌釜這種大型設備也能製造高性能複合材料，只要將納米碳管薄膜夾在兩種材料層之間，隨著材料加熱軟化，納米碳管薄膜的幾何形狀與表面能就會將材料吸過來，如此便不會留下空隙。
（Source：麻省理工學院）
不過在實驗中，團隊的樣品僅幾厘米寬，用來證明納米碳管薄膜可協助材料加壓與防止形成空隙；為了讓技術可用於製造更大型的機翼、機身，研究人員正在尋找能大規模生產納米碳管和多孔膜的方法。
新論文發布在《Advanced Materials Interfaces》期刊。
（首圖來源：pixabay）
