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如何开发和保留复合材料的优异性能

2018.8.23

如何开发和保留复合材料的优异性能

 

某些材料具有一些优异的性能,可以完美地配合特定的应用。 不幸的是,有时候受环境的影响,不能轻易地使用这些材料。它们往往需要不断的更换,减少了它们在使用上所具有的优势。

 

通过开发多层结构,或者喷镀涂层,这些精致的复合材料可以被有效保护并投入使用。

 

图1:涂覆不同材料的玻璃片

 

例如,在厚板中引入纳米纤维可以有效提高其抗牵引力、抗弯曲或扭转力。这些材料通常有一个特征,就是基体((材料的外部,直接暴露于应力之下))是由网状纤维构成的。当应力作用于材料时,就会转移到纤维上。纤维利用弹性形变,可以很容易地处理施加的应力。一旦应力消除,纤维就会把材料带回到原始状态。

 

这种应力转移过程导致了自我修复材料的产生。一个典型的例子是一些智能手机的塑料外壳,当刮伤时,可以在几分钟内恢复。如果划痕不太深,它甚至会完全消失,使你的手机不容易刮花,长期保持全新。

 

这些材料的生产,需要更先进的生产技术,因此往往需要投入大量资金。值得一提的是,科学家们已经把注意力集中在如何将应力从基体转移到纤维上,而不破坏基体的结构。科学家们考虑并研究了几种不同的解决方案,如制造出一种复杂的纤维骨架,或在纤维上涂覆别的材料,以促进剪切应力在纤维-基体界面上的传递。


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